DE112016005219T5 - Leistungsmodul - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Leistungsmodul angegeben, das dazu imstande ist, zu verhindern, dass das Isolationsvermögen durch einen Wärmezyklus verschlechtert wird, und das das Isolationsvermögen gewährleistet, indem es das Auftreten von Blasen und das Ablösen eines Silikongels von einem Isoliersubstrat unterbindet, wenn die Temperatur hoch oder niedrig ist und wenn eine hohe Spannung verwendet wird. Das Leistungsmodul weist Folgendes auf: ein Isoliersubstrat (2) mit einer oberen Fläche, auf welcher ein Halbleiterelement (3) montiert ist; eine Basisplatte (1), die mit einer unteren Fläche des Isoliersubstrats (2) verbunden ist; ein Gehäuseelement (6), das das Isoliersubstrat (2) umgibt und an der Basisplatte (1) anhaftend angebracht ist; ein Dichtungsharz (8), das in einem Bereich ausgebildet ist, der von der Basisplatte (1) und dem Gehäuseelement (6) umgeben ist, so dass das Isoliersubstrat (2) abgedichtet ist; und eine Halteplatte (9), die von einer Innenwand des Gehäuseelements (6) zu einem Ort oberhalb eines äußeren peripheren Bereichs des Isoliersubstrats (2) vorsteht, wobei die Halteplatte (9) an der Innenwand fixiert ist, wobei die Halteplatte (9) in Kontakt mit dem Dichtungsharz (8) ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsstruktur für ein Leistungsmodul, wobei ein Leistungs-Halbleiterelement in einem Harz abgedichtet ist.
  • Stand der Technik
  • Ein Typ von einem Halbleiterelement, bei welchem ein leitender Pfad in der Longitudinalrichtung des Elements ausgebildet ist, um mit einer hohen Spannung oder einer großen Stromstärke umgehen zu können, wird allgemein als „Leistungs-Halbleiterelement“ bezeichnet (beispielsweise ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate), ein MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), ein Bipolartransistor, eine Diode oder dergleichen). Eine Leistungsmodul-Halbleitereinrichtung, die ein Leistungs-Halbleiterelement aufweist, das auf einer Leiterplatte montiert ist und unter Verwendung eines Dichtungsharzes eimgeschlossen ist, wird in einem weiten Bereich verwendet, wie z. B. Industrieeinrichtungen, Fahrzeugen und Schienenfahrzeugen.
  • In jüngster Zeit gilt Folgendes: Da die Leistungsfähigkeit einer Vorrichtung höher wird, die solch eine Leistungsmodul-Halbleitereinrichtung aufweist, ist es notwendig, dass das Leistungsmodul eine höhere Leistungsfähigkeit, wie z. B. eine erhöhte Nennspannung und einen erhöhten Nennstrom, einen erhöhten Betriebstemperatur-Bereich (höhere und niedrigere Temperaturen) und dergleichen erzielt.
  • Eine Struktur, die auch als „Gehäusestruktur“ bezeichnet wird, wird hauptsächlich für die Packungsstruktur des Leistungsmoduls verwendet. Die Leistungsmodul-Halbleitereinrichtung vom Gehäusetyp hat eine solche Struktur, dass das Leistungs-Halbleiterelement auf einer Basisplatte zur Wärmeabstrahlung montiert ist, wobei ein Isoliersubstrat dazwischen eingefügt ist und ein Gehäuse an der Basisplatte anhaftend angebracht ist.
  • Das Halbleiterelement, das innerhalb der Leistungsmodul-Halbleitereinrichtung montiert wird, ist mit einer Hauptelektrode verbunden. Ein Bondingdraht wird zur Verbindung zwischen dem Leistungs-Halbleiterelement und der Hauptelektrode verwendet. Im Allgemeinen wird als Dichtungsharz für die Leistungsmodul-Halbleitereinrichtung ein isolierender Gel-Füllstoff, wie z. B. ein Silikongel verwendet, um ein Isolationsversagen beim Anlegen einer hohen Spannung zu verhindern.
  • Als herkömmliches Leistungsmodul ist eine Halbleitereinrichtung bekannt, die eine Struktur mit einer Halteabdeckung aufweist, das in engem Kontakt mit der oberen Fläche eines Silikongels eingeführt ist, um zu verhindern, dass ein Bondingdraht durch die Bewegung des Silikongels getrennt wird, wobei die Halteabdeckung eine Seitenfläche aufweist, die mit einem Vorsprung versehen ist, der in die Innenwand eines Außengehäuses eingreift, so dass sie nach oben und nach unten beweglich ist (vgl. beispielsweise das Patentdokument 1).
  • Außerdem ist eine Halbleitereinrichtung bekannt, die eine Struktur hat, die einen Abdeckungsbereich aufweist, der die obere Fläche eines Silikongels abdeckt und dessen Endbereich an einem Gehäuse befestigt ist, wobei mindestens 80% der oberen Fläche des Silikongels in Kontakt mit dem Abdeckungsbereich steht, und zwar in einem Temperaturbereich, in welchem seine Verwendung zulässig ist (beispielsweise Patentdokument 2).
  • Stand der Technik
  • Patentdokumente
    • PTD 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift JP 2000-311 970 A (Seite 3; 1)
    • PTD 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift JP2014-130 875 A (Seite 4, 1)
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Im Allgemeinen gilt Folgendes: Wenn die Temperatur höher ist, kann eine kleinere Gasmenge im Silikongel gelöst werden. Daher gilt: Wenn der Betriebstemperatur-Bereich des Leistungsmoduls erhöht wird und das Silikongel bei einer höheren Temperatur verwendet wird, bildet ein Gas-Überschuss, der nicht im Silikongel gelöst werden kann, Blasen im Silikongel. An einem Ort mit derart ausgebildeten Blasen lösen sich das Silikongel und das Isoliersubstrat (Verbindungsmuster) voneinander ab, so dass die Wirkung der Isolierungs-Dichtung durch das Silikongel nicht erreicht wird. Demzufolge verschlechtert sich das Isolationsvermögen des Leistungsmoduls.
  • Um das Auftreten von Blasen im Silikongel sowie das Ablösen zu unterbinden, sollten die inneren Belastungen des Silikongels auf das Isoliersubstrat Kompressionsbelastungen sein. Dies rührt daher, dass dann, wenn die inneren Belastungen Zugbelastungen sind, die Zugbelastungen zunehmen und die Blasen und das Ablösen befördern.
  • Obwohl in dem Patentdokument 1 die Halteabdeckung in engem Kontakt mit der oberen Fläche des Dichtungsharzes eingeführt ist, ist die Halteabdeckung jedoch in Bezug auf die Innenwand des Außengehäuses nach oben und nach unten beweglich. Wenn das Leistungs-Halbleiterelement bei hoher Temperatur betrieben wird, kann sich demzufolge das Dichtungsharz thermisch ausdehnen und die Halteabdeckung nach oben drücken, mit dem Ergebnis, dass keine Kompressionsbelastung zum Unterbinden des Auftretens von Blasen erzeugt wird. Demzufolge verschlechtert sich das Isolationsvermögen des Leistungsmoduls.
  • Bei dem Leistungsmodul, das in dem Patentdokument 2 beschrieben ist, gilt wiederum Folgendes: Da der Endbereich des Abdeckungsbereichs am Gehäuse befestigt ist, kann die Halteplatte von dem Silikongel, das sich bei einer hohen Temperatur thermisch ausgedehnt hat, nicht nach oben gedrückt werden, mit dem Ergebnis, dass die inneren Belastungen des Silikongels zu Kompressionsbelastungen werden. Demzufolge wird das Auftreten von Blasen unterbunden.
  • Da der Endbereich des Abdeckungsbereichs jedoch am Gehäuse fixiert ist, wird das Silikongel bei einer niedrigen Temperatur zum Abdeckungsbereich gezogen, während es sich thermisch zusammenzieht, mit dem Ergebnis, dass die inneren Belastungen des Silikongels zu Zugbelastungen werden. Wenn die inneren Belastungen des Silikongels Zugbelastungen sind, wird nur eine sehr kleine Blase, falls überhaupt, in dem Silikongel größenmäßig durch die Zugbelastungen vergrößert.
  • Falls es außerdem einen Bereich mit schwacher Anziehungskraft an der Grenzfläche zwischen dem Silikongel und dem Isoliersubstrat, der Grenzfläche zwischen dem Silikongel und dem Leistungs-Halbleiterelement oder der Grenzfläche zwischen dem Gel und dem Draht gibt, verursachen oder fördern die Zugbelastungen eine Ablösung an der Grenzfläche. Infolge des Auftretens solcher Blasen wird die Wirkung der Abdichtungs-Isolierung durch das Silikongel nicht erreicht, mit dem Ergebnis, dass sich das Isolationsvermögen des Leistungsmoduls verschlechtert.
  • Wenn eine höhere Spannung im Leistungsmodul verwendet wird, ist es ferner wahrscheinlicher, dass ein dielektrischer Durchschlag auftritt, wenn die Größen der Blasen oder die Ablösung kleiner sind. Dies führt leicht zu einer Verschlechterung der Isolierung des Moduls.
  • Deshalb verschlechtert sich das Isolationsvermögen des herkömmlichen Leistungsmoduls, wenn das Leistungsmodul bei einer höheren oder niedrigeren Temperatur im vergrößerten Betriebstemperatur-Bereich des Leistungsmoduls verwendet wird oder wenn in nachteiliger Weise eine höhere Spannung für das Leistungsmodul verwendet wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ein Leistungsmodul zu erhalten, dessen Isolationsvermögen nicht verschlechtert wird, indem das Auftreten von Blasen und das Ablösen von Silikongel und einem Isoliersubstrat unterbunden wird, wenn das Leistungsmodul bei hoher oder niedriger Temperatur verwendet wird oder wenn eine hohe Spannung für das Leistungsmodul verwendet wird.
  • Lösung des Problems
  • Ein Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: ein Isoliersubstrat mit einer oberen Fläche, auf welcher ein Halbleiterelement montiert ist; eine Basisplatte, die mit einer unteren Fläche des Isoliersubstrats verbunden ist; ein Gehäuseelement, das das Isoliersubstrat umgibt und an der Basisplatte anhaftend angebracht ist; ein Dichtungsharz, das in einem Bereich ausgebildet ist, der von der Basisplatte und dem Gehäuseelement umgeben ist, so dass das Isoliersubstrat abgedichtet ist; und eine Halteplatte, die von einer Innenwand des Gehäuseelements zu einem Ort oberhalb eines äußeren peripheren Bereichs des Isoliersubstrats vorsteht, wobei die Halteplatte an der Innenwand fixiert ist, wobei die Halteplatte in Kontakt mit dem Dichtungsharz ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Halteplatte in Kontakt mit dem Dichtungsharz an der Innenwand des Gehäuses des Leistungsmoduls ausgebildet, so dass die Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessert werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Struktur eines Leistungsmoduls bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei hoher Temperatur zeigt.
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Temperatur zeigt.
    • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei hoher Temperatur zeigt.
    • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Temperatur zeigt.
    • 7 ist eine schematische Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 8 ist eine schematische Draufsicht, die eine Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Leistungsmoduls bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 11 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Leistungsmoduls bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 12 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei hoher Temperatur zeigt.
    • 13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Temperatur zeigt.
    • 14 ist eine schematische Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungsmoduls bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 15 ist eine schematische Draufsicht, die eine Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Leistungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehende Beschreibung beschränkt ist und geeignet modifiziert werden kann, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Erste Ausführungsform.
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Struktur eines Leistungsmoduls bei einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß der Zeichnung weist ein Leistungsmodul 100 Folgendes auf: eine Basisplatte 1; ein Isoliersubstrat 2; ein Leistungs-Halbleiterelement 3, das als Halbleiterelement dient; einen Bondingdraht 4; einen Anschluss 5, ein Gehäuse 6, das als Gehäuseelement dient; eine Abdeckung 7, die als Abdeckungselement dient; ein Silikongel 8, das als Dichtungsharz dient; eine Halteplatte 9, eine Ablösebehandlungsschicht 10, die als Ablöseschicht dient; ein Lot 11; und ein Lot 12.
  • Das Isoliersubstrat 2 hat eine untere Fläche, die auf die Basisplatte 1 unter Verwendung des Lots 12 verbunden gefügt ist. Das Isoliersubstrat 2 weist eine Isolierschicht 21 und Metallplatten 22, 23 auf. Das Isoliersubstrat 2 hat eine solche Struktur, dass die Metallplatten 22, 23 an den jeweiligen Flächen der Isolierschicht 21 anhaften. Die Isolierschicht 21 ist aus Folgendem gebildet: einer Keramik, die Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid oder dergleichen verwendet; einem Epoxidharz; oder dergleichen.
  • Die Metallplatten 22, 23 sind aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen gebildet. Ein Verbindungsmuster ist auf der Metallplatte 22 auf Seiten der oberen Fläche des Isoliersubstrats 2 gebildet. Das Leistungs-Halbleiterelement 3 ist mittels des Lots 11 mit der Metallplatte 22 auf Seiten der oberen Fläche des Isoliersubstrats 2 verbunden. Obwohl das Lot hierbei als Verbindungsmaterial verwendet wird, ist das Verbindungsmaterial darauf nicht beschränkt. Das Verbinden kann auch unter Verwendung von gesintertem Silber, einem elektrisch leitfähigen Klebstoff oder einer Verbindungstechnik mit Diffusion aus der flüssigen Phase durchgeführt werden.
  • Für das Leistungs-Halbleiterelement 3 wird ein Halbleiterelement zur Leistungssteuerung, eine Rückflussdiode oder dergleichen verwendet. Beispiele für das Halbleiterelement zur Leistungssteuerung weisen einen MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und dergleichen auf. Das Leistungs-Halbleiterelement 3 und der Anschluss 5 sind miteinander elektrisch über den Bondingdraht 4 verbunden. Der Bondingdraht 4 hat einen Drahtdurchmesser von 0,1 mm bis 0,5 mm, und er besteht aus einem Drahtmaterial, das aus einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung gebildet ist. Obwohl hier der Bondingdraht 4 verwendet wird, kann auch ein Bondband verwendet werden.
  • Der Anschluss 5 ist eine plattenartige Elektrode aus Kupfer. Der Anschluss 5 ist im Gehäuse 6 durch Insert-Formung oder Outsert-Formung ausgebildet, und er wird zum Eingeben/Ausgeben von Strom und Spannung verwendet. Das Gehäuse 6 ist unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Klebstoffs an die Basisplatte 1 geklebt. Im Allgemeinen wird als Material des Gehäuses 6 ein PPS- (Polyphenylensulfid-) Harz oder ein PBT-(Polybutylenterephtalat-) Harz verwendet.
  • Um die Isoliereigenschaften im Leistungsmodul 100 zu gewährleisten, ist das Silikongel 8 in einem Bereich ausgebildet, der vom Gehäuse 6 und der Basisplatte 1 umgeben ist. Das Silikongel 8 ist bis zu einer Höhe ausgebildet, mit welcher das Leistungs-Halbleiterelement 3 und der Bondingdraht 4 abgedichtet sind.
  • Die Halteplatte 9 ist an der Innenwand (Seitenwand) des Gehäuses 6 angeordnet, das mit dem Silikongel 8 abgedichtet werden soll. Die Halteplatte 9 ist an der Innenwand des Gehäuses 6 so angeordnet, dass sie von der Innenwand des Gehäuses 6 in Richtung der Innenseite des Gehäuses 6 vorsteht, so dass sich die Halteplatte 9 oberhalb des äußeren peripheren Bereichs des Isoliersubstrats 2 befindet.
  • Die Ablösebehandlungsschicht 10 ist an der unteren Fläche (Fläche, die dem Isoliersubstrat zugewandt ist) der Halteplatte 9 ausgebildet. Die Ablösebehandlungsschicht 10 ist eine silikonbasierte oder fluorbasierte Beschichtung, aber sie kann auch aus irgendeinem anderen Material gebildet sein, solange die Adhäsion (Adhäsionskraft) mit dem Silikongel 8 schwächer ist als die Adhäsion mit dem Isoliersubstrat 2 und dem Leistungs-Halbleiterelement 3 und das Auftreten von Blasen und einer Ablösung am Isoliersubstrat 2 und am Leistungs-Halbleiterelement 3 verhindert werden kann.
  • Mit dieser Ablösebehandlungsschicht 10 wird die Adhäsion zwischen der Halteplatte 9 und dem Silikongel 8 niedriger als die Adhäsion zwischen dem Silikongel 8 und jedem von Isoliersubstrat 2 und Leistungs-Halbleiterelement 3. Hierbei stellt der Ausdruck „Adhäsion“ den Adhäsionsgrad zwischen dem Silikongel 8, das als das Dichtungsharz dient, und jedem von Isoliersubstrat 2, Gehäuse 6 und Halteplatte 9 dar, die die Bestandteile des Leistungsmoduls 100 sind. Wenn die Adhäsion niedriger ist, dann ist es wahrscheinlicher, dass eine Ablösung vom Silikongel 8 auftritt. Wenn andererseits die Adhäsion höher ist, dann ist es weniger wahrscheinlich, dass die Ablösung vom Silikongel 8 auftritt.
  • Die Abdeckung 7 ist am oberen Bereich des Gehäuses 6 angeordnet. Die Abdeckung 7 trennt das Innere und das Äußere des Leistungsmoduls 100, so dass verhindert wird, dass Staub und dergleichen in das Leistungsmodul 100 eindringen. Die Abdeckung 7 ist am Gehäuse 6 mittels eines (nicht dargestellten) Klebstoffs oder einer (nicht dargestellten) Schraube befestigt.
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei hoher Temperatur zeigt. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Temperatur zeigt. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls 100 bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer so hohen Temperatur zeigt, dass die Temperatur des Leistungsmoduls 100 so erhöht ist, dass größer als die oder gleich der Härtungstemperatur des Silikongels 8 ist.
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls 100 bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer so niedrigen Temperatur zeigt, dass die Temperatur des Leistungsmoduls 100 so verringert ist, dass sie kleiner als oder gleich der Normaltemperatur ist.
  • Die Härtungstemperatur des Silikongels 8, das zur Isolierabdichtung des Leistungsmoduls 100 verwendet wird, ist normalerweise 60 °C bis 80 °C. Außerdem ist der lineare Ausdehnungskoeffizient des Silikongels 8, das als das Isolier-Dichtungsmaterial des Leistungsmoduls 100 verwendet wird, normalerweise 300 bis 400 ppm/K. Andererseits ist der lineare Ausdehnungskoeffizient von jeder der übrigen Bestandteile, die für das Leistungsmodul 100 verwendet werden, 3 bis 25 ppm/K. Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Silikongel 8 ist wertmäßig um einige zehn Mal bis einige hundert und einige zehn Mal größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient von jedem der übrigen Bestandteile, die für das Leistungsmodul 100 verwendet werden.
  • Wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 100 höher als die Härtungstemperatur wird, dehnt sich daher das Silikongel 8 thermisch stärker aus als die übrigen Bestandteile, mit dem Ergebnis, dass die Höhe der Fläche des Silikongels 8 höher wird als dessen Ort zur Zeit des Härtens, wie in 2 gezeigt.
  • Wenn andererseits die Temperatur des Leistungsmoduls 100 so verringert wird, dass sie niedriger als oder gleich groß wie die Normaltemperatur ist, zieht sich das Silikongel 8 thermisch stärker zusammen als die übrigen Bestandteile. Bei dieser Gelegenheit wird, wie in 3 gezeigt, die Höhe der Fläche des Silikongels 8 niedriger als die Höhe der Fläche des Silikongels 8 zur Zeit des Härtens. Ferner löst sich das Silikongel 8 in Richtung auf die Fläche der Halteplatte 9 ab, die dem Isoliersubstrat 2 zugewandt ist, so dass ein Zwischenraum 15 ausgebildet wird.
  • In einem solchen Leistungsmodul 100 gilt Folgendes: Wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 100 hoch wird, dehnt sich das Silikongel 8 thermisch aus, so dass Belastungen in einer Richtung auftreten, so dass die Halteplatte 9 in Richtung der Abdeckung 7 nach oben gedrückt wird. Bei dieser Gelegenheit gilt Folgendes: Da die Halteplatte 9 am Gehäuse 6 fixiert ist, kann die Halteplatte 9 nicht in der Richtung der Abdeckung 7 bewegt werden, und das Silikongel 8 kann sich nicht thermisch ausdehnen.
  • Im Ergebnis werden die inneren Belastungen des Silikongels 8 zu Kompressionsbelastungen auf das Isoliersubstrat 2 (Belastungen, die in der Richtung auf das Isoliersubstrat 2 erzeugt werden). Da die inneren Belastungen des Silikongels 8 zu Kompressionsbelastungen werden, kann unterbunden werden, dass das Isoliersubstrat 2 und das Silikongel 8 voneinander abgelöst werden, und zwar sogar dann, wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 100 hoch wird, so dass die Wirkung erzielt wird, dass das Blasenwachstum und die Ablösung im Leistungsmodul 100 unterbunden wird und ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird.
  • Wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 100 niedrig wird, zieht sich ferner das Silikongel 8 thermisch zusammen, so dass es von der Halteplatte 9 abgelöst wird, und zwar durch die Ablösebehandlungsschicht 10, die auf der rückwärtigen Fläche der Halteplatte 9 ausgebildet ist, so dass der Zwischenraum 15 ausgebildet wird. Demzufolge kann verhindert werden, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2 Zugbelastungen sind.
  • Daher kann es verhindert werden, dass sich das Isoliersubstrat 2 und das Silikongel 8 voneinander ablösen, und zwar sogar dann, wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 100 niedrig wird, so dass die Wirkung erreicht wird, dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen im Leistungsmodul 100 unterbunden wird und ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird.
  • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Konfiguration des Leistungsmoduls 100 ist die gleiche wie diejenige, die in 1 gezeigt ist, aber sie unterscheidet sich davon im Hinblick auf die Höhe des Silikongels 8 im Normalzustand. In dem Fall des Leistungsmoduls 100, das in 4 gezeigt ist, wird die Halteplatte 9 in Kontakt mit der oberen Fläche des Silikongels 8 angeordnet.
  • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei hoher Temperatur zeigt. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Temperatur zeigt. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls 100 bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer so hohen Temperatur zeigt, dass die Temperatur des Leistungsmoduls 100 so erhöht ist, dass sie größer als die oder gleich der Härtungstemperatur des Silikongels 8 ist.
  • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des anderen Leistungsmoduls 100 bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer so niedrigen Temperatur zeigt, dass die Temperatur des anderen Leistungsmoduls 100 so verringert ist, dass sie geringer als die oder gleich der Normaltemperatur ist.
  • Selbst wenn die Höhe des Silikongels 8 im Normalzustand die Halteplatte 9 erreicht, ist es demzufolge möglich, die gleiche Wirkung zu erzielen wie in dem Fall, in welchem die Halteplatte 9, die in 1 gezeigt ist, im Silikongel 8 im Normalzustand angeordnet ist.
  • 7 ist eine schematische Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist eine schematische Draufsicht einer Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist eine schematische Draufsicht der Struktur, wenn die Halteplatte 9 an den vier Seiten (angeordnet an der gesamten Peripherie) der Innenwand (Seitenwand) des Gehäuses 6 des Leistungsmoduls 100 ausgebildet ist. 8 ist eine schematische Draufsicht der Struktur, wenn die Halteplatten 9 an Seiten ausgebildet sind, an welchen die Anschlüsse 5 ausgebildet sind, und zwar der Innenwand des Gehäuses 6 des Leistungsmoduls 100.
  • Dies ist ein Beispiel, bei welchem die Halteplatten 9 so angeordnet sind, dass sie die Fläche bedecken, an welcher das Leistungs-Halbleiterelement 3 entlang dem Isoliersubstrat 2 an den Kurzseiten des Leistungsmoduls 100 nahe der Innenwand des Gehäuses 6 mit den Anschlüssen 5 versehen ist, wenn die Halteplatte 9 nicht an der gesamten Peripherie der Innenwand des Gehäuses infolge des Layouts des Isoliersubstrats 2, des Leistungs-Halbleiterelements 3, des Bondingdrahts 4 und der Anschlüsse 5 ausgebildet werden kann. An den Kurzseiten des Leistungsmoduls 100 verändern sich die Belastungen in Abhängigkeit von einer Temperaturveränderung des Silikongels 8 stark.
  • Wie in den Figuren gezeigt, ist die Halteplatte 9 oberhalb angeordnet und überlappt das Isoliersubstrat 2 bei Betrachtung in Draufsicht von oben, so dass verhindert wird, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 Zugbelastungen werden. Im Ergebnis kann verhindert werden, dass das Isoliersubstrat 2 und das Silikongel 8 voneinander in Abhängigkeit von einer Temperaturveränderung des Leistungsmoduls 100 abgelöst werden, so dass sich die Wirkung ergibt, dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen im Leistungsmodul 100 unterbunden wird und ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird. Die Anordnung der Halteplatte 9, wie in jeder der Zeichnungen gezeigt, kann in ähnlicher Weise sowohl im Fall des Leistungsmoduls 100, das in 1 gezeigt ist, als auch im Fall eines anderen Leistungsmoduls 100 angewendet werden, das in 4 gezeigt ist.
  • Bei jedem der Leistungsmodule, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, ist die Halteplatte 9 an der Innenwand des Gehäuses 6 in Kontakt mit dem Silikongel 8 angeordnet oder so angebracht, dass sie mit dem Silikongel 8 abgedichtet werden soll, so dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen unterbunden wird, das von einer Belastungsänderung hervorgerufen wird, die von der Ausdehnung und dem Zusammenziehen des Dichtungsharzes in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung des Leistungsmoduls herrührt. Im Ergebnis kann es verhindert werden, dass sich das Silikongel 8 und das Isoliersubstrat 2 voneinander ablösen, so dass die Isolationszuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessert wird.
  • Wenn ferner die Temperatur des Leistungsmoduls hoch ist, dehnt sich das Silikongel 8 thermisch aus. Unter der Halteplatte 9, die am Gehäuse 6 angeordnet ist, wird jedoch die Ausdehnung von der Halteplatte 9 unterbunden, mit dem Ergebnis, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2 zu Kompressionsbelastungen werden. Demzufolge können die Blasen und die Ablösung unterbunden werden, so dass ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird.
  • Wenn ferner die Temperatur des Leistungsmoduls niedrig ist, zieht sich das Silikongel 8 thermisch zusammen. Das Silikongel 8 wird jedoch von der rückwärtigen Fläche der Halteplatte 9 abgelöst, die mit der Ablösebehandlungsschicht 10 versehen ist, mit dem Ergebnis, dass das Silikongel 8 in Richtung des Isoliersubstrats 2 nach unten gezogen wird. Im Ergebnis entspannen sich die Zugbelastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2, so dass ein Blasenwachstum und eine Ablösung unterbunden werden. Demzufolge kann ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden werden.
  • Zweite Ausführungsform.
  • Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass ein hakenartiger Vorsprung 13 an dem vorderen Ende der Halteplatte 9 ausgebildet ist. Auch in dem Fall, in welchem der Vorsprung 13 derart am Endbereich der Halteplatte 9 ausgebildet ist, kann das Wachstum von Blasen und das Ablösen infolge einer Belastungsänderung, die von der Ausdehnung und dem Zusammenziehen des Dichtungsharzes herrührt, unterbunden werden. Im Ergebnis kann es unterbunden werden, dass sich das Dichtungsharz und das Isoliersubstrat voneinander ablösen, so dass die Isolationszuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessert wird.
  • Wenn das Silikongel 8 von der Halteplatte 9 durch die Ablösebehandlungsschicht 10 der Halteplatte 9 bei einer niedrigen Temperatur abgelöst wird, kann sich außerdem ein Riss im Silikongel 8 ausbilden, und zwar auf einer Linie, die vom Ursprung der Ablösung aus verläuft. Wenn der hakenartige Vorsprung 13 ausgebildet wird, so wird verhindert, dass die Ablösung des Silikongels 8 und der Ablösebehandlungsschicht 10 auf der rückwärtigen Fläche der Halteplatte 9 weiter gefördert wird, so dass die Wirkung erzielt wird, dass der Riss im Silikongel 8 unterbunden wird.
  • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Leistungsmoduls bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In jeder der Zeichnungen weist ein Leistungsmodul 200 Folgendes auf: eine Basisplatte 1; ein Isoliersubstrat 2; ein Leistungs-Halbleiterelement 3, das als Halbleiterelement dient; einen Bondingdraht 4; einen Anschluss 5; ein Gehäuse 6, das als Gehäuseelement dient; eine Abdeckung 7, die als Abdeckungselement dient; ein Silikongel 8, das als Dichtungsharz dient; eine Halteplatte 9; eine Ablösebehandlungsschicht 10, die als Ablöseschicht dient; ein Lot 11; ein Lot 12; und einen hakenartigen Vorsprung 13, der als Vorsprungsbereich dient.
  • Die Halteplatte 9 ist in engem Kontakt mit der oberen Flächen des Silikongels 8 angeordnet, oder sie ist so angeordnet, dass sie darin abgedichtet ist.
  • Beim Leistungsmodul 200, das so konfiguriert ist, kann ein Isolationsversagen durch den gleichen Mechanismus unterbunden werden wie beim Leistungsmodul 100 der ersten Ausführungsform.
  • Wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 200 hoch wird, dehnt sich das Silikongel 8 thermisch aus, so dass es eine Belastung in einer Richtung ausübt, in welcher die Halteplatte 9 in Richtung der Abdeckung 7 nach oben gedrückt wird. Bei dieser Gelegenheit gilt Folgendes: Da die Halteplatte 9 am Gehäuse 6 fixiert ist, kann die Halteplatte 9 nicht in der Richtung der Abdeckung 7 bewegt werden, und das Silikongel 8 kann sich nicht thermisch ausdehnen, mit dem Ergebnis, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 zu Kompressionsbelastungen auf das Isoliersubstrat 2 werden.
  • Da die inneren Belastungen des Silikongels 8 zu Kompressionsbelastungen werden, können das Blasenwachstum und die Ablösung sogar dann unterbunden werden, wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 200 hoch wird, so dass die Wirkung erzielt wird, dass ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird.
  • Wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 200 niedrig wird, zieht sich außerdem das Silikongel 8 thermisch zusammen, so dass es von der Halteplatte 9 abgelöst wird, und zwar durch die Ablösebehandlungsschicht 10, die auf der rückwärtigen Fläche der Halteplatte 9 ausgebildet ist. Demzufolge kann verhindert werden, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2 Zugbelastungen sind. Daher können das Blasenwachstum und die Ablösung sogar dann unterbunden werden, wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 200 niedrig wird, so dass die Wirkung erzielt wird, dass ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird.
  • Wenn das Silikongel 8 von der Halteplatte 9 durch die Ablösebehandlungsschicht 10 der Halteplatte 9 in dem Fall abgelöst wird, in welchem die Temperatur des Leistungsmoduls 200 niedrig wird, kann sich außerdem ein Riss im Silikongel 8 ausbilden, und zwar auf einer Linie, die vom Ursprung der Ablösung aus verläuft.
  • Wenn jedoch der hakenartige Vorsprung 13 an der Halteplatte 9 ausgebildet wird, so wird verhindert, dass die Ablösung des Silikongels 8 und der Ablösebehandlungsschicht 10 auf der rückwärtigen Fläche der Halteplatte 9 weiter gefördert wird, so dass der Riss im Silikongel 8 unterbunden wird.
  • Auch bei dem Leistungsmodul 200 kann eine ebene Struktur verwendet werden, wie es in jeder von 7 und 8 gezeigt ist. Die Halteplatte 9 ist oberhalb angeordnet und überlappt das Isoliersubstrat 2 bei Betrachtung in der Draufsicht von oben, so dass verhindert wird, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 zu Zugbelastungen werden.
  • Im Ergebnis kann verhindert werden, dass das Isoliersubstrat 2 und das Silikongel 8 voneinander in Abhängigkeit von einer Temperaturveränderung des Leistungsmoduls 200 abgelöst werden, so dass sich die Wirkung ergibt, dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen im Leistungsmodul 200 unterbunden wird und ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls 200 unterbunden wird.
  • Die Anordnung der Halteplatte 9, wie sie in jeder der Zeichnungen gezeigt ist, kann in ähnlicher Weise sowohl im Fall des Leistungsmoduls 100, das in 1 gezeigt ist, als auch im Fall des anderen Leistungsmoduls 200 verwendet werden, das in 9 gezeigt ist.
  • In jedem der Leistungsmodule, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, ist die Halteplatte 9 an der Innenwand des Gehäuses 6 in Kontakt mit dem Silikongel 8 angeordnet oder so angeordnet, dass sie mit dem Silikongel 8 abgedichtet werden soll, so dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen unterbunden wird, die von einer Belastungsänderung hervorgerufen werden, die von der Ausdehnung und dem Zusammenziehen des Silikongels 8 in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung des Leistungsmoduls herrührt. Im Ergebnis kann es verhindert werden, dass sich das Silikongel 8 und das Isoliersubstrat 2 voneinander ablösen, so dass die Isolationszuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessert wird.
  • Wenn ferner die Temperatur des Leistungsmoduls hoch ist, dehnt sich das Silikongel 8 thermisch aus. Unter der Halteplatte 9, die am Gehäuse 6 angeordnet ist, wird jedoch die Ausdehnung von der Halteplatte 9 unterbunden, mit dem Ergebnis, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2 zu Kompressionsbelastungen werden. Demzufolge können die Blasen und die Ablösung unterbunden werden, so dass ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird.
  • Wenn ferner die Temperatur des Leistungsmoduls niedrig ist, zieht sich das Silikongel 8 thermisch zusammen. Das Silikongel 8 wird jedoch von der rückwärtigen Fläche der Halteplatte 9 abgelöst, die mit der Ablösebehandlungsschicht 10 versehen ist, mit dem Ergebnis, dass das Silikongel 8 in Richtung des Isoliersubstrats 2 nach unten gezogen wird. Im Ergebnis entspannen sich die Zugbelastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2, so dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen unterbunden werden. Demzufolge kann ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden werden.
  • Da die Halteplatte 9 außerdem mit dem hakenartigen Vorsprung 13 versehen ist, gilt Folgendes: Wenn das Silikongel 8 von der Halteplatte 9 durch die Ablösebehandlungsschicht 10 der Halteplatte 9 bei niedriger Temperatur abgelöst wird, kann sich ein Riss im Silikongel 8 ausbilden, und zwar auf einer Linie, die vom Ursprung der Ablösung aus verläuft. Indem der hakenartige Vorsprung 13 ausgebildet wird, wird verhindert, dass die Ablösung des Silikongels 8 und der Ablösebehandlungsschicht 10 auf der rückwärtigen Fläche der Halteplatte 9 weiter gefördert wird, so dass der Riss im Silikongel 8 unterbunden wird.
  • Dritte Ausführungsform.
  • Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass eine Ablöse-/Halteplatte 14 aus einem Ablösungsmaterial anstelle der Halteplatte 9 verwendet wird. Auch wenn die Halteplatte 9 unter Verwendung des Ablösungsmaterials ausgebildet wird, kann folglich ein Blasenwachstum und ein Ablösen infolge einer Belastungsänderung, die von der Ausdehnung und dem Zusammenziehen des Dichtungsharzes herrührt, unterbunden werden. Im Ergebnis kann es unterbunden werden, dass sich das Dichtungsharz und das Isoliersubstrat voneinander ablösen, so dass die Isolationszuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessert wird.
  • 11 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Leistungsmoduls bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß der Zeichnung weist ein Leistungsmodul 300 Folgendes auf: eine Basisplatte 1; ein Isoliersubstrat 2; ein Leistungs-Halbleiterelement 3, das als Halbleiterelement dient; einen Bondingdraht 4; einen Anschluss 5; ein Gehäuse 6, das als Gehäuseelement dient; eine Abdeckung 7, die als Abdeckungselement dient; ein Silikongel 8, das als Dichtungsharz dient; ein Lot 11; ein Lot 12; und eine Ablöse-/Halteplatte 14.
  • Die Ablöse-/Halteplatte 14 ist an der Innenwand des Gehäuses 6 in engem Kontakt mit der oberen Fläche des Silikongels 8 angeordnet, oder sie ist so angeordnet, dass sie darin abgedichtet ist.
  • Die Ablöse-/Halteplatte 14 ist ein silikonbasiertes oder fluorbasiertes Plattenelement, aber sie kann auch aus irgendeinem anderen Material gebildet sein, solange ihre Adhäsion (Adhäsionskraft) schwächer ist als beim Isoliersubstrat 2 und beim Leistungs-Halbleiterelement 3 und das Auftreten von Blasen und einer Ablösung am Isoliersubstrat 2 und am Leistungs-Halbleiterelement 3 verhindert werden kann. Mit dieser Ablöse-/Halteplatte 14 wird die Adhäsion zwischen der Ablöse-/Halteplatte 14 und dem Silikongel 8 niedriger als die Adhäsion zwischen dem Silikongel 8 und jedem von dem Isoliersubstrat 2 und dem Leistungs-Halbleiterelement 3.
  • 12 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei hoher Temperatur zeigt. 13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei niedriger Temperatur zeigt.
  • 12 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls 300 bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer so hohen Temperatur zeigt, dass die Temperatur des Leistungsmoduls 300 so erhöht ist, dass sie größer als oder gleich der Härtungstemperatur des Silikongels 8 ist. 13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Leistungsmoduls 300 bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer so niedrigen Temperatur zeigt, dass die Temperatur des Leistungsmoduls 300 so verringert ist, dass sie kleiner als die oder gleich der Normaltemperatur ist.
  • Die Härtungstemperatur des Silikongels 8, das zur Isolierabdichtung des Leistungsmoduls 300 verwendet wird, ist normalerweise 60 bis 80 °C. Außerdem ist der lineare Ausdehnungskoeffizient des Silikongels 8, das als das Isolier-Dichtungsmaterial des Leistungsmoduls 300 verwendet wird, normalerweise 300 bis 400 ppm/K. Andererseits ist der lineare Ausdehnungskoeffizient von jedem der übrigen Bestandteile, die für das Leistungsmodul 300 verwendet werden, 3 bis 25 ppm/K. Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Silikongel 8 ist wertmäßig um einige zehn Mal bis einige hundert und einige zehn Mal größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient von jedem der übrigen Bestandteile, die für das Leistungsmodul 300 verwendet werden.
  • Wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 300 höher als die Härtungstemperatur wird, dehnt sich daher das Silikongel 8 thermisch stärker aus als die übrigen Bestandteile, mit dem Ergebnis, dass die Höhe der Fläche des Silikongels 8 höher wird als dessen Ort zur Zeit des Härtens, wie in 12 gezeigt. Ferner löst sich das Silikongel 8 in Richtung auf die Fläche der Ablöse-/Halteplatte 14 ab, die dem Isoliersubstrat 7 zugewandt ist, so dass ein Zwischenraum 15 ausgebildet wird.
  • Wenn andererseits die Temperatur des Leistungsmoduls 300 so verringert wird, dass sie niedriger als die oder gleich der Normaltemperatur ist, zieht sich das Silikongel 8 thermisch stärker zusammen als die übrigen Bestandteile. Bei dieser Gelegenheit wird, wie in 13 gezeigt, die Höhe der Fläche des Silikongels 8 niedriger als die Höhe der Fläche des Silikongels 8 zur Zeit des Härtens. Ferner löst sich das Silikongel 8 in Richtung auf die Fläche der Ablöse-/Halteplatte 14 ab, die dem Isoliersubstrat 2 zugewandt ist, so dass ein Zwischenraum 15 ausgebildet wird.
  • In einem solchen Leistungsmodul 300 gilt Folgendes: Wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 300 hoch wird, dehnt sich das Silikongel 8 thermisch aus, so dass Belastungen in einer Richtung auftreten, so dass die Ablöse-/Halteplatte 14 in Richtung der Abdeckung 7 nach oben gedrückt wird. Bei dieser Gelegenheit gilt Folgendes: Da die Ablöse-/Halteplatte 14 am Gehäuse 6 fixiert ist, kann die Halteplatte 9 nicht in der Richtung der Abdeckung 7 bewegt werden, und das Silikongel 8 kann sich nicht thermisch ausdehnen. Im Ergebnis werden die inneren Belastungen des Silikongels 8 zu Kompressionsbelastungen auf das Isoliersubstrat 2 (Belastungen, die in der Richtung auf das Isoliersubstrat 2 erzeugt werden).
  • Da die inneren Belastungen des Silikongels 8 zu Kompressionsbelastungen werden, kann unterbunden werden, dass das Isoliersubstrat 2 und das Silikongel 8 voneinander abgelöst werden, und zwar sogar dann, wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 300 hoch wird, so dass die Wirkung erzielt wird, dass das Blasenwachstum und die Ablösung im Leistungsmodul 300 unterbunden wird und ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls 300 unterbunden wird.
  • Wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 300 niedrig wird, zieht sich außerdem das Silikongel 8 thermisch so zusammen, dass es von der Ablöse-/Halteplatte 14 abgelöst wird, so dass der Zwischenraum 15 ausgebildet wird. Demzufolge kann verhindert werden, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2 Zugbelastungen sind. Daher kann es verhindert werden, dass sich das Isoliersubstrat 2 und das Silikongel 8 voneinander ablösen, und zwar sogar dann, wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 300 niedrig wird, so dass die Wirkung erreicht wird, dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen im Leistungsmodul 300 unterbunden wird und ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls 300 unterbunden wird.
  • 14 ist eine schematische Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungsmoduls bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 15 ist eine schematische Draufsicht, die eine Struktur eines weiteren Leistungsmoduls bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 14 ist eine schematische Draufsicht der Struktur, wenn die Ablöse-/Halteplatte 14 an den vier Seiten (angeordnet an der gesamten Peripherie) der Innenwand (Seitenwand) des Gehäuses 6 des Leistungsmoduls 300 ausgebildet ist. 15 ist eine schematische Draufsicht der Struktur, wenn Ablöse-/Halteplatten 14 an Seiten ausgebildet sind, an welchen die Anschlüsse 5 ausgebildet sind, und zwar der Innenwand des Gehäuses 6 des Leistungsmoduls 300.
  • Dies ist ein Beispiel, bei welchem die Ablöse-/Halteplatten 14 so angeordnet sind, dass sie die Fläche bedecken, an welcher das Leistungs-Halbleiterelement 3 entlang dem Isoliersubstrat 2 an den Kurzseiten des Leistungsmoduls 300 nahe der Innenwand des Gehäuses 6 mit den Anschlüssen 5 versehen ist, wenn die Ablöse-/Halteplatte 14 nicht an der gesamten Peripherie der Innenwand des Gehäuses infolge des Layouts des Isoliersubstrats 2, des Leistungs-Halbleiterelements 3, des Bondingdrahts 4, und der Anschlüsse 5 ausgebildet werden kann. An den Kurzseiten des Leistungsmoduls 300 verändern sich die Belastungen in Abhängigkeit von einer Temperaturveränderung des Silikongels 8 stark.
  • Wie in den Figuren gezeigt, ist die Ablöse-/Halteplatte 14 oberhalb angeordnet und überlappt das Isoliersubstrat 2 bei Betrachtung in Draufsicht von oben, so dass verhindert wird, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 Zugbelastungen werden. Im Ergebnis kann es verhindert werden, dass das Isoliersubstrat 2 und das Silikongel 8 voneinander in Abhängigkeit von einer Temperaturveränderung des Leistungsmoduls 300 abgelöst werden, so dass sich die Wirkung ergibt, dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen im Leistungsmodul 300 unterbunden wird und ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird.
  • Bei jedem der Leistungsmodule, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, ist die Ablöse-/Halteplatte 14 an der Innenwand des Gehäuses 6 in Kontakt mit dem Silikongel 8 angeordnet oder so angeordnet, dass sie mit dem Silikongel 8 abgedichtet wird, so dass ein Blasenwachstum und ein Ablösen unterbunden wird, die von einer Belastungsänderung hervorgerufen werden, die von der Ausdehnung und dem Zusammenziehen des Silikongels 8 in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung des Leistungsmoduls herrührt. Im Ergebnis kann es verhindert werden, dass sich das Silikongel 8 und das Isoliersubstrat 2 voneinander ablösen, so dass die Isolationszuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessert wird.
  • Wenn ferner die Temperatur des Leistungsmoduls hoch ist, dehnt sich das Silikongel 8 thermisch aus. Unter der Ablöse-/Halteplatte 14, die am Gehäuse 6 angeordnet ist, wird jedoch die Ausdehnung von der Ablöse-/Halteplatte 14 unterbunden, mit dem Ergebnis, dass die inneren Belastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2 zu Kompressionsbelastungen werden. Demzufolge können die Blasen und die Ablösung unterbunden werden, so dass ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden wird.
  • Wenn ferner die Temperatur des Leistungsmoduls niedrig ist, zieht sich das Silikongel 8 thermisch zusammen. Das Silikongel 8 wird jedoch von der rückwärtigen Fläche der Ablöse-/Halteplatte 14 abgelöst, mit dem Ergebnis, dass das Silikongel 8 in Richtung des Isoliersubstrats 2 nach unten gezogen wird. Im Ergebnis entspannen sich die Zugbelastungen des Silikongels 8 auf das Isoliersubstrat 2, so dass ein Blasenwachstum und eine Ablösung unterbunden werden. Demzufolge kann ein Isolationsversagen des Leistungsmoduls unterbunden werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Basisplatte
    2
    Isoliersubstrat
    3
    Leistungs-Halbleiterelement
    4
    Bondingdraht
    5
    Anschluss
    6
    Gehäuse
    7
    Abdeckung
    8
    Silikongel
    9
    Halteplatte
    10
    Ablösebehandlungsschicht
    11
    Lot
    12
    Lot
    13
    hakenartiger Vorsprung
    14
    Ablöse-/Halteplatte
    15
    Zwischenraum
    21
    Isolierschicht
    22
    Metallplatte
    23
    Metallplatte
    100
    Leistungsmodul
    200
    Leistungsmodul
    300
    Leistungsmodul.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2000311970 A [0007]
    • JP 2014130875 A [0007]

Claims (8)

  1. Leistungsmodul, das Folgendes aufweist: - ein Isoliersubstrat mit einer oberen Fläche, auf welcher ein Halbleiterelement montiert ist - eine Basisplatte, die mit einer unteren Fläche des Isoliersubstrats verbunden ist; - ein Gehäuseelement, das das Isoliersubstrat umgibt und an der Basisplatte anhaftend angebracht ist; - ein Dichtungsharz, das in einem Bereich ausgebildet ist, der von der Basisplatte und dem Gehäuseelement umgeben ist, so dass das Isoliersubstrat abgedichtet ist; und - eine Halteplatte, die von einer Innenwand des Gehäuseelements zu einem Ort oberhalb eines äußeren peripheren Bereichs des Isoliersubstrats vorsteht, wobei die Halteplatte an der Innenwand fixiert ist, wobei die Halteplatte in Kontakt mit dem Dichtungsharz ist.
  2. Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei die Halteplatte im Dichtungsharz abgedichtet ist.
  3. Leistungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Adhäsion zwischen der Halteplatte und dem Dichtungsharz niedriger ist als die Adhäsion zwischen dem Dichtungsharz und jedem von dem Isoliersubstrat und dem Halbleiterelement.
  4. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Ablöseschicht an einer Fläche der Halteplatte ausgebildet ist, die dem Isoliersubstrat zugewandt ist.
  5. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Halteplatte einen Vorsprungsbereich an einem vorderen Ende einer Fläche der Halteplatte aufweist, die dem Isoliersubstrat zugewandt ist.
  6. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Halteplatte ein Material verwendet, bei welchem die Adhäsion zwischen der Halteplatte und dem Dichtungsharz niedriger ist als die Adhäsion zwischen dem Dichtungsharz und jedem von dem Isoliersubstrat und dem Halbleiterelement.
  7. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gehäuseelement mit einem Anschluss versehen ist, und wobei die Halteplatte an der Innenwand nahe dem Anschluss fixiert ist.
  8. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Halteplatte an der gesamten Peripherie der Innenwand fixiert ist.
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