TWI708347B - 功率半導體裝置，包含此功率半導體裝置的旋轉電機及製造功率半導體裝置的方法 - Google Patents

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Abstract

一種功率半導體裝置包括一平的整流元件、一基極(base electrode)、一第一焊劑層、一引線電極、一第二焊劑層、及第一和第二密封部分。該基極透過形成在該整流元件的第一表面上的該第一焊劑層而被電連接至該整流元件。該引線電極透過形成在該整流元件的第二表面上的該第二焊劑層而被電連接至該整流元件。該第一密封部分是由第一樹脂形成且被設置在一凹部中；該凹部是由該整流元件的該第一表面和該第一焊劑層形成或由該整流元件的該第二表面和該第二焊劑層形成。該第二密封部分是由第二樹脂形成且與該第一密封部分分開，用以覆蓋該第一密封部分的外表面。

Description

功率半導體裝置，包含此功率半導體裝置的旋轉電機及製造功率半導體裝置的方法
本發明係關於功率半導體裝置，包含此功率半導體裝置的旋轉電機及製造功率半導體裝置的方法。
已知的旋轉電機在被供給電力時會產生扭矩且在被供給扭矩時會產生電力。
例如，日本專利公開案第JP6006628B2號揭露一種旋轉電機，其包括一機器主體，其包括一定子和一轉子、和一控制區段，其與一外部電池電連接且包括多個功率半導體裝置。
在揭露於上述的專利文獻的旋轉電機中，該控制區段的每一功率半導體裝置包括：凸台式(mesa)整流元件、兩層焊劑層，其分別形成在該整流元件的兩個相反的 端面上；一基極，其電連接至該兩層焊劑層的一焊劑層；一引線電極，其電連接至該兩層焊劑層的另一焊劑層；及一密封部分，其將該整流元件固定至該基極和該引線電極以及密封該整流元件和該兩層焊劑層。此外，該兩層焊劑層分別被形成在該凸台式整流元件的整個基極層端面上及整個引線電極側端面上。
再者，一平的整流元件(其具有的反向電流比該凸台式整流元件的反向電流低)可被用來取代該控制區段的每一個功率半導體裝置的凸台式整流元件。
在該平的整流元件中，氧化物膜被形成在該整流元件的該基極側端面和該引線電極側端面的一者的外周邊部分上，用以防止在該整流元件的接合界面(如，p-n接合界面或MOS-FET界面)發生短路。
因此，在將焊劑層分別形成在該平的整流元件的該基極側端面和該引線電極側端面上時，沒有焊劑流至位於其上形成有該氧化物膜的端面上的該氧化物膜。
因此，一凹部可被形成在其上形成有該氧化物膜的該端面和該基極與該引線電極中被電連接至其上形成有該氧化物膜的端面的一者之間。
因為該凹部的關係，在用樹脂密封該平的整流元件和該等焊劑層時，樹脂的揮發性成分和氣體(如，空氣)(其在將該樹脂填入到該凹部內的期間被包括到該樹脂內)會被不完全地釋出，因而留在該密封部分(其係藉由固化該樹脂而被獲得)中。
因為留在該密封部分內的該揮發性成分和氣體的關係，該密封部分內很容易發生龜裂及/或剝離，因而降低該密封部分的維持力(即，該密封部分將該平的整流元件維持住的力量)。
此外，當水注入到因密封部分的龜裂而形成在該密封部分中的間隙內時，將變成無法確保該平的整流元件的絕緣特性。
再者，取決於該密封部分的龜裂程度，沿面放電(creeping discharge)會發生在該功率半導體裝置中。
依據本揭露內容，一種功率半導體裝置被提供，其包括一平的整流元件、一基極(base electrode)、一第一焊劑層、一引線電極、一第二焊劑層、及第一密封部分和第二密封部分。該整流元件具有相反的第一及第二表面配對。該基極被電連接至該整流元件的該第一表面。該第一焊劑層被形成在該整流元件的該第一表面和該基極之間。該引線電極被電連接至該整流元件的該第二表面。該第二焊劑層被形成在該整流元件的該第二表面和該引線電極之間。該第一密封部分是由第一樹脂形成且被設置在一凹部中；該凹部是由該整流元件的該第一表面和該第一焊劑層形成或由該整流元件的該第二表面和該第二焊劑層形成。該第二密封部分是由第二樹脂形成。此外，該第二密封部分與該第一密封部分被分開地形成，用以覆蓋該第一 密封部分的外表面。該第一密封部分的該外表面是在該第一密封部分與該第一焊劑層或該第二焊劑層接觸的內表面相反的一側上。
藉由上述的構造，在製造該功率半導體裝置時，在形成該第二密封部分之前，該凹部被填入該第一樹脂以形成該第一密封部分。因此，用來形成該第一密封部分的該第一樹脂的揮發性成分以及包括在該第一樹脂內的氣體(如，空氣)可被釋出到該第一樹脂的外面，而不會被該第二密封部分阻擋。亦即，用來形成該第一密封部分的該第一樹脂的揮發性成分以及包括在該第一樹脂內的氣體被防止留在由該第一樹脂形成的該第一密封部分內。因此，可防止導因於該第一密封部分內的氣隙的龜裂和剝離發生在該功率半導體裝置中。因此，可保持該第一和第二密封部分的維持力(即，該第一和第二密封部分維持住該整流元件的力量)；亦可確保該整流元件的絕緣特性。
1:旋轉電機
B1:電池
11:定子
12:轉子
13:滑環
14:電刷
15:控制區段
16:殼體
17:後蓋
18:皮帶輪
111:定子芯
112:定子線圈
113:第一三相定子線圈
114:第二三相定子線圈
121:轉子芯
122:轉子線圈
120:轉動軸
123:冷卻風扇
124:冷卻風扇
151:接線板
152:正的散熱器
153:負的散熱器
154:壓入配合孔
155:壓入配合孔
20:半導體元件單元
30:半導體元件單元
201:半導體元件單元
202:半導體元件單元
301:半導體元件單元
302:半導體元件單元
160:通氣孔
19:IC調節器
21:半導體元件
22:基極
23:第一焊劑層
24:引線電極
25:第二焊劑層
26:第一密封部分
27:第二密封部分
28:外密封部分
210:氧化物膜
211:基極側端面
212:引線電極側端面
J21:接合界面
221:徑向外側面
200:基極側凹部
261:外表面
213:徑向外側面
241:徑向外側面
G26:第一樹脂中的揮發性成分及氣體
G27:第二樹脂中的揮發性成分及氣體
40:半導體元件單元
41:半導體元件
43:第一焊劑層
44:引線電極
45:第二焊劑層
46:第一密封部分
47:第二密封部分
412:引線電極側端面
411:基極側端面
410:氧化物膜
150:佈線
400:引線電極側凹部
461:外表面
413:徑向外側面
441:端面
在附圖中：圖1是一旋轉電機的剖面圖，該旋轉電機包括依具第一實施例的功率半導體裝置；圖2是該旋轉電機的電路圖；圖3是該旋轉電機的控制區段的平面圖；圖4是沿著圖3的IV-IV線所取的剖面圖；圖5是圖4的V部分的放大圖； 圖6是一示意圖，其顯示製造該功率半導體裝置的方法的第一步驟；圖7是一示意圖，其顯示該方法的第二步驟；圖8是一示意圖，其顯示該方法的第三步驟；圖9是一示意圖，其顯示該方法的第四步驟；及圖10是依據第二實施例的功率半導體裝置的一部分的放大剖面圖。
示範性實施例將於下文中參考圖1-10來描述。應指出的是，為了清楚及理解起見，在整個說明中，具有相同功能的相同構件儘可能地在每一圖式中標示相同的元件符號且為了避免累贅，相同構件的描述將不會被重復。
[第一實施例]
圖1顯示依旋轉電機1的整體構造，其包括依據第一實施例的半導體元件單元(即，功率半導體裝置)20，30。
在此實施例中，該旋轉電機1被設計成使用在例如一車輛中。再者，該旋轉電機1被建構成一馬達發電機，用以選擇性地在一馬達模式及一發電機模式中操作。在馬達模式中，該旋轉電機1使用電池B1(參見圖2)所提供的電力來產生用來驅動該車輛的驅動動力(或扭矩)。 另一方面，在發電機模式中，該旋轉電機1使用引擎(未示出)所提供的驅動動力來產生用來對電池B1充電的電力。
如圖1中所示，該旋轉電機1包括一定子11、一轉子12、一對滑環13、一對電刷14、一控制區段15、一殼體16、一後蓋17及一皮帶輪18。
該定子11包括一環形定子芯111，其具有多個以預定的間距形成於其上的狹槽、及纏繞在該定子芯111上以容納在該等狹槽內的定子線圈112。更具體地，在如圖2所示的此實施例中，該等定子線圈112包含第一三相定子線圈113和第二三相定子線圈114。
此外，應指出的是，定子線圈112的相位數可以是兩個、四個或更多個。亦應指出的是，包括在該定子11中的定子線圈112的數量可以是一個、三個或更多個。
在該旋轉電機1的馬達模式中，當三相交流電流入到該等定子線圈112時，該定子11會產生轉動的磁場。另一方面，在該旋轉電機1的發電機模式中，當該轉子12所產生的磁通量穿越該等定子線圈112時，該定子11會產生三相交流電。
該轉子12被可轉動地徑向設置在該定子11內部。該轉子12包括一轉子芯121和一轉子線圈122。該轉子芯121被固定在一轉動軸120上，用以和該轉動軸120一起繞著該轉動軸120的轉動軸線CA1一起轉動。該轉子線圈122例如是用絕緣的銅線製成且纏繞在該轉子芯121上。當 直流電(即，激勵電流)流入該轉子線圈122時，該轉子12形成磁極。
一冷卻風扇123藉由焊接而被固定至該轉子芯121的一後蓋17側端面。另一方面，一冷卻風扇124藉由焊接而被固定至該轉子芯121的一皮帶輪18側端面。
該等滑環13和該等電刷14被設置來提供直流電(即，激勵電流)至該轉子線圈122。每一滑環13係經由一絕緣件而被固定至該轉動軸120的外圓周表面。該等電刷14係被電刷固持件固持，使得每一電刷14讓其遠端與該等滑環13的一相應的滑環的外圓周表面形成壓靠接觸。更具體地，每一電刷14被一設置在該電刷固持件內的彈簧141壓靠著滑環13的外圓周表面。
該控制區段15被設置在該轉子12的後蓋17側上。該控制區段15包括接線板(terminal block)151、一正的散熱器(positive heat sink)152、一負的散熱器153及該等半導體元件單元20，30。
如圖3所示，該接線板151被設置在該轉動軸120的徑向外面。該接線板151有一佈線(wiring)150設置於其內。
該正的散熱器152具有多個散熱鰭片以預定的間距被設置在該接線板151的徑向內表面上。在該正的散熱器152中，形成有多個壓入配合孔(press fit hole)154，該等半導體元件單元20分別被壓入配合至該壓入配合孔內。
該負的散熱器153具有多個散熱鰭片以預定的間距被設置在該接線板151的徑向外側上。在該負的散熱器153中，形成有多個壓入配合孔(press fit hole)155，該等半導體元件單元30分別被壓入配合至該壓入配合孔內。
如圖3所示，該等半導體元件單元20及該等半導體元件單元30分別被安排在該轉動軸120的徑向外側的兩個徑向位置。更具體地，該等半導體元件單元20被安排在第一徑向位置，而該等半導體元件單元30則被安排在比該第一位置更徑向地外面的第二徑向位置。
在如圖2及3所示的此實施例中，總數為6的半導體元件單元20以及總數為6的半導體元件單元30被設置在該控制區段15內。
再者，半導體元件單元20是由三個電連接在該第一三相定子線圈113與該電池B1之間的半導體元件單元201和三個電連接在第二三相定子線圈114與該電池B1之間的半導體元件單元202所組成。半導體元件單元20的此構造將在稍後作更詳細的描述。
另一方面，半導體元件單元30是由三個電連接在該第一三相定子線圈113與地極之間的半導體元件單元301和三個電連接在第二三相定子線圈114與地極之間的半導體元件單元302所組成。
該殼體16將該定子11和該轉子12這兩者容納在其內。更具體地，在該殼體16中，該定子芯111被安排在該轉子芯121的徑向外側，它們之間形成有一預定的間 距。該殼體16亦透過一對設置於其內的軸承來可轉動地支撐該轉動軸120，使得該轉子12可和該轉動軸120一起轉動。此外，在該殼體16中形成有通氣孔(即，穿孔)160，冷卻空氣可經由該等通氣孔從該殼體16的外面流到裡面，反之亦可。
該後蓋17被設置在該殼體16的外面且被安裝至該殼體16的控制區段15側端面。該後蓋17覆蓋住該等滑環13、電刷14、該控制區段15和IC調節器19，用以保護它們不受水及外物的傷害。
接下來，半導體元件單元20的構造將參考圖4及5來描述。
應指出的是，在此實施例中，半導體元件單元30具有和半導體元件單元20實質相同的構造；因此，為了避免累贅，半導體元件單元30的構造的描述在下文中被省略。
如圖4及5所示，該等半導體元件單元20的每一者包括一半導體元件21、一基極22、一第一焊劑層23、一引線電極24、一第二焊劑層25、一第一密封部分26、一第二密封部分27及一外密封部分28。
該半導體元件21是俗稱的平的整流元件。該半導體元件21具有一相反的第一及第二表面配對，即，一基極側端面211和一引線電極側端面212。
在此實施例中，如圖5所示，該半導體元件21具有一形成在其基極側端面211(即，第一表面)的外周 邊表面上的氧化物膜210。更具體地，該氧化物膜210被形成在覆蓋該半導體元件21的一接合界面(在圖5中以兩點鏈線J21標示出來)的外露部分，其在該基極側端面211外露出來。此外，該接合界面是一介於不同類型的半導體材料之間的界面，譬如p-n接合界面或MOS-FET界面。
該基極22是用金屬製成且其形狀是實質的圓柱形。如圖4中所示，在被壓入配合在該正的散熱器152的壓入配合孔154內的該半導體元件單元20的狀態中，該基極22讓其徑向外側面221與界定該壓入配合孔154的該正的散熱器152的內壁面相抵靠。在該基極22的一軸向端面(即，圖4的上端面)中，形成有一內凹的空間220，該半導體元件21被安裝在該內凹的空間中。
該第一焊劑層23被形成在該半導體元件21的該基極側端面211(即，第一表面)和該基極22之間。該第一焊劑層23接合該半導體元件21和該基極22並將它們彼此電連接。
在此實施例中，該第一焊劑層23只被形成在該半導體元件21的該基極側端面211之不同於其上形成有該氧化物膜210的外周邊部分的其它部分上。換言之，該第一焊劑層23被形成為不覆蓋形成在該半導體元件21的基極側端面211的外周邊部分上的該氧化物膜210。因此，如圖5所示，一基極側凹部200被該半導體元件21的該基極側端面211和該第一焊劑層23形成。此外，在圖5中，為了方便，元件符號200標示界定該基極側凹部200的該第一焊劑 層23的側表面。
該引線電極24是由金屬製成且是實質的圓盤狀。該引線電極24被電連接至設置在該接線板151內的佈線150。
該第二焊劑層25被形成在該半導體元件21的該引線電極側端面212(即，第二表面)和該引線電極24之間。該第二焊劑層25接合該半導體元件21和該引線電極24並將它們彼此電連接。該第二焊劑層25被形成在整個引線電極側端面212上。
該第一密封部分26是由第一樹脂(譬如，聚醯亞胺樹脂)形成。如圖5所示，該第一密封部分26被形成來填入該基極側凹部200。亦即，該第一密封部分26被形成來覆該半導體元件21的該接合界面經由該氧化物膜210外露的部分。該第一密封部分26被牢牢地黏著至該半導體元件21、該基極22和該第一焊劑層23。此外，該第一密封部分26的體積小於下文所述的該第二密封部分27的體積。
該第二密封部分27是由不同於形成該第一密封部分26的第一樹脂的第二樹脂所形成(如，一聚醯亞胺樹脂，其不同於形成該第一密封部分26的聚醯亞胺樹脂)。再者，該第二密封部分27被形成為與該第一密封部分26分開，用以覆蓋該第一密封部分26的一外表面261；該外表面261是位在與該第一密封部分26與該第一焊劑層23接觸的內表面相反的一側上。該第二密封部分27被牢牢地黏著至該半導體元件21的徑向外側面213以及該引線電 極24的徑向外側面241。
該外密封部分28是由第三樹脂形成，譬如環氧樹脂。該外密封部分28被形成在該第二密封部分27的徑向外側上。該外密封部分28被提供來將該半導體元件21固定於該內凹空間220內並防止水和外物與該第一焊劑層23、該半導體元件21和該第二焊劑層25的任何一者接觸。
接下來，該旋轉電機1的操作將參考圖1及2來描述。
如前面提到的，在此實施例中，該旋轉電機1被建構成馬達-發電機以選擇性地在車輛的馬達模式及發電機模式中操作。
在馬達模式中，當該車輛的發動開關(未示出)被開動時，直流電從電池B1經由電刷14和滑環13被供應至該轉子線圈122，造成磁極被形成在該轉子12的徑向外周邊上。在此時，直流電亦從電池B1被供應至該控制區段15。然後，半導體元件單元201及301(它們一起形成第一反向電路)在預定的時間點(timings)實施切換，藉以將電池B1所供應的直流電轉變成三相交流電。類似地，半導體元件單元202及302(它們一起形成第二反向電路)亦在預定的時間點實施切換，藉以將電池B1所供應的直流電轉變成三相交流電。然而，半導體元件單元202及302實施切換的預定的時間點不同於半導體元件單元201及301實施切換的預定的時間點。因此，從該第二反相電路輸出的三相交流電與從該第一反向電路輸出的三相交流電的相位是不同 的。從該第一反向電路輸出的三相交流電和從該第二反向電路輸出的三相交流電被分別供應至第一三相定子線圈113和第二三相定子線圈114，造成驅動動力(或扭矩)被產生在該轉動軸120且經由皮帶輪18被傳送至該車輛。
在發電機模式中，直流電經由電刷14和滑環13從電池B1被供應至轉子線圈122，造成磁極被形成在該轉子12的徑向外周邊上。再者，驅動動力從該車輛的引擎被傳送至該皮帶輪18，造成三相交流電被產生在第一三相定子線圈113和第二三相定子線圈114的每一者內。然後，半導體元件單元201及301(它們一起形成第一整流電路)實施在預定的時間點的切換，藉以產生在第一三相定子線圈113內的三相交流電整流成直流電。類似地，半導體元件單元202及302(它們一起形成第二整流電路)實施在預定的時間點的切換，藉以產生在第二三相定子線圈114內的三相交流電整流成直流電。從第一整流電路輸出的直流電和從第二整流電路輸出的直流電這兩者被供應至電池B1用以對它充電。
接下來，一種依據此實施例的製造半導體元件單元20的方法將參考圖6-9來描述。
圖6-9顯示在使用依據此實施例的方法來製造半導體元件單元20的期間，在該等半導體元件單元20的一者的基極側凹部200附件的改變。
如圖6所示，在第一步驟中，在該基極22、該第一焊劑層23、該半導體元件21、該第二焊劑層25和該 引線電極24成堆疊狀態下，用來形成該第一密封部分26的該第一樹脂在可流動狀態下被填入到該基極側凹部200內。
在圖6中，該第一樹脂的揮發性成分和在第一樹脂填入到該基極側凹部200內的期間被包括到該第一樹脂中的氣體(如，空氣)被標示為元件符號G26。如圖6中的箭頭L26所示，該第一樹脂的揮發性成分和包括在第一樹脂內的氣體在第一樹脂被固化以形成第一密封部分26之前即被釋放到第一樹脂的外面。
在此實施例中，該第一焊劑層23界定該基極側凹部200的部分是懸垂的形狀(overhang-shaped)。再者，只有用於形成該第一密封部分26的第一樹脂必須被填入具有相當小的體積的該基極側凹部200內；因此，被填入到該基極側凹部200內的第一樹脂的厚度可被作成很小。因此，因為被填入到該基極側凹部200內的第一樹脂的厚度很小，所以該第一樹脂的揮發性成分和包括在該第一樹脂內的氣體可被輕易地釋出到外面。
再者，使用低黏性的樹脂來形成該第一密封部分26可進一步促進該第一樹脂的揮發性成分和包括在該第一樹脂內的氣體可被輕易地釋出到外面。此外，因為該基極側凹部200具有一相當小的體積，所以可以使用具有相對低的強度的樹脂作為用來形成該第一密封部分26的第一樹脂，同時由該第二密封部分27來確保必要的強度。
在第二步驟中，如圖7所示，在第一步驟中 被填入到該基極側凹部200內的第一樹脂被固化以形成該第一密封部分26。
在第三步驟中，如圖8所示，用來形成該第二密封部分27的第二樹脂(它是在可流動的狀態)被施加，用以覆蓋該第一密封部分26的外表面261。更具體地，在此步驟中，用於形成該第二密封部分27的第二樹脂被施加至該基極22的一在該半導體元件21側的端面222、該第一密封部分26的該外表面261、該半導體元件21的側面213、該第二焊劑層25的側面251和該引線電極24的側面241。
在圖8中，用來形成該第二密封部分27的第二樹脂的揮發性成分和在施用該第二樹脂時被包括在該第二樹脂內的氣體(如，空氣)被標示為元件符號G27。如圖8中的箭頭L27所示，第二樹脂的揮發性成分和被包括在第二樹脂內的氣體在第二樹脂被固化以形成該第二密封部分27之前即被釋出到第二樹脂的外面。
在此實施例中，因為該基極側凹部200被第一密封部分26填滿，所以用來形成該第二密封部分27的第二樹脂的揮發性成分和被包括在該第二樹脂內的氣體可輕易地被釋出到該第二樹脂的外面。因此，可使用高黏性的樹脂來作為形成該第二密封部分27的第二樹脂，藉以提高將該第二樹脂固化而獲得的該第二密封部分27的強度和保持力。此外，使用高黏性的樹脂來作為形成該第二密封部分27的第二樹脂可縮短用於形成該第二密封部分27的第二樹脂的固化時間，藉以改善半導體元件單元20的生產率並 降低製造成本。
在此實施例中，在第三步驟中被施加來形成該第二密封部分27的第二樹脂的量大於在第一步驟中被填入以形成第一密封部分26的第一樹脂的量。此外，在第三步驟中被施加來形成該第二密封部分27的第二樹脂不同於在第一步驟中被填入以形成第一密封部分26的第一樹脂。詳言之，在第三步驟中被施加來形成該第二密封部分27的第二樹脂的黏著強度高於在第一步驟中被填入以形成第一密封部分26的第一樹脂的黏著強度。在第三步驟中被施加來形成該第二密封部分27的第二樹脂的固化前的黏性高於在第一步驟中被填入以形成第一密封部分26的第一樹脂的固化前的黏性。
最後，在第四步驟中，如圖9所示，在第三步驟中被施加來覆蓋該第一密封部分26的該外表面261的該第二樹脂被固化以形成該第二密封部分27。
依據此實施例，可達成下面有利的效果。
在此實施例中，該等半導體元件單元20的每一者包括被提供在基極側凹部200內的第一密封部分26以及與該第一密封部分26分開地形成以覆蓋該第一密封部分26的外表面261的該第二密封部分27。因此，在製造該半導體元件單元20時，基極側凹部200在形成該第二密封部分27之前被填充用於形成該第一密封部分26的第一樹脂。因此，用來形成該第一密封部分26的第一樹脂的揮發性成分和包括在該第一樹脂內的氣體可被釋出到外面而不會被 該第二密封部分27擋住。亦即，用來形成該第一密封部分26的第一樹脂的揮發性成分和包括在該第一樹脂內的氣體被防止留在該第一密封部分26內。因此，可防止因為該第一密封部分26內的氣隙而造成之龜裂和剝離發生在該半導體元件單元20中。因此，可以保有該第一密封部分26和該第二密封部分27的保持力(即，該第一密封部分26和該第二密封部分27將該半導體元件21保持住的力量)；亦可以防止導因於經由龜裂所形成的間隙滲入的水而發生的絕緣破壞，藉以確保該半導體元件21的絕緣特性。
在此實施例中，在該等半導體元件單元20的每一者中，該第一密封部分26的體積小於該第二密封部分27的體積。因此，可以減少在該第一樹脂被填入到該基極側凹部200之後將會從用來形成該第一密封部分26的第一樹脂中釋出的揮發性成分和氣體的量；因此，可以減少形成在該第一密封部分26中的氣隙。因此，可以更可靠地防止導因於該第一密封部分26內的氣隙之龜裂和剝離發生在該半導體元件單元20中。
在此實施例中，在製造半導體元件單元20時，在第一步驟中為了形成該第一密封部分26而被填充的第一樹脂的固化前的黏性低於在第三步驟中為了形成該第二密封部分27而被施加的該第二樹脂的固化前的黏性。因此，如圖6中所示，該相對深的基極側凹部200可被用來形成該第一密封部分26的相對低黏性的第一樹脂予以可靠地填充。
在此實施例中，用來形成該第二密封部分27的第二樹脂不同於用來形成該第一密封部分26的第一樹脂；用來形成該第二密封部分27的第二樹脂具有相對高的黏著強度。因此，該第一密封部分26與該第二密封部分27被剝離變得很困難。
在此實施例中，在第一步驟之將用來形成該第一密封部分26的第一樹脂填入到該基極側凹部200內之後，該第一樹脂在第二步驟被固化以形成該第一密封部分26。因此，該第一密封部分26的表面硬度可被改善。因此，能夠更可靠地防止該第一密封部分26剝離。
[第二實施例]
圖10顯示依據第二實施例的半導體元件單元40(即，功率半導體裝置)的構造。
此外，該半導體元件單元40可被用作為描述於第一實施例中的該旋轉電機1的控制區段15內的該等半導體元件單元30中的一者。
如圖10所示，該半導體元件單元40包括一半導體元件41、一基極22、一第一焊劑層43、一引線電極44、一第二焊劑層45、一第一密封部分46、一第二密封部分47和一外密封部分28。
該半導體元件41是一平的整流元件。該半導體元件21具有一反的第一和第二表面配對，即，基極側端面411和引線電極側端面412。
如圖10所示，該半導體元件41具有被形成在它的該引線電極側端面412(即，第二表面)的外周邊部分上的氧化物膜410。更具體地，該氧化物膜410被形成在覆蓋該半導體元件41的接合界面(其在圖10中以兩點鏈線J41來標示)的一外露的部分，它是在該引線電極側端面412上被外露。此外，該接合界面是一介於不同類型的半導體材料之間的界面，譬如p-n接合界面或MOS-FET界面。
在此實施例中，該引線電極44的尺寸大於第一實施例中的引線電極24。該半導體元件41的該接合界面的該外露的部分是在該引線電極側端面412上被外露，用以經由該引線電極44有效地把被產生在該接合界面的熱排散掉。
該第一焊劑層43被形成在該半導體元件41的該基極側端面411(即，第一表面)和該基極22之間。該第一焊劑層43接合該半導體元件41和該基極22並將它們彼此電連接。該第一焊劑層43被形成在整個基極側端面411上。
該引線電極44是由金屬製成且是實質圓盤形。該引線電極44具有比第一實施例中的引線電極24大的外徑。引線電極44被電連接至設置在該接線板151內的佈線150。
該第二焊劑層45被形成在該半導體元件41的該引線電極側端面412(即，第二表面)和該引線電極44之間。該第二焊劑層45接合該半導體元件41和該引線電極44 並將它們彼此電連接。
在此實施例中，該第二焊劑層45只被形成在該半導體元件41的該引線電極側端面412之不同於其上形成有該氧化物膜410的外周邊部分的其它部分上。換言之，該第二焊劑層45被形成為不覆蓋形成在該半導體元件41的引線電極側端面412的外周邊部分上的該氧化物膜410。因此，如圖10所示，一引線電極側凹部400被該半導體元件41的該引線電極側端面412和該第二焊劑層45形成。此外，在圖10中，為了方便，元件符號400標示界定引線電極側凹部400的該第二焊劑層45的側表面。
該第一密封部分46是由第一樹脂形成，用以填充該引線電極側凹部400。亦即，該第一密封部分46被形成在覆蓋該半導體元件41的接合界面透過該氧化物膜410被外露的部分。該第一密封部分46被牢牢地附著至該半導體元件41及該第二焊劑層45。此外，該第一密封部分46的體積小於下文所述的第二密封部分47的體積。
該第二密封部分47是由不同於形成該第一密封部分46的第一樹脂的第二樹脂形成。再者，該第二密封部分47被形成為與該第一密封部分46分開，用以覆蓋該第一密封部分46的一外表面461；該外表面461是位在與該第一密封部分46和該第二焊劑層45接觸的內表面相反的一側上。該第二密封部分47被牢牢地黏著至該半導體元件41的徑向外側面413以及該引線電極44在該半導體元件41側的端面441。
該外密封部分28被形成在該第二密封部分47的徑向外側上。該外密封部分28被提供來防止水及外物與該第一焊劑層43、該半導體元件41和該第二焊劑層45的任何一者接觸。
依據此實施例亦可達成和第一實施例中所描述的有利的效果相同之有利的效果。
雖然上面的特殊的實施例已被顯示並描述，但熟習此技藝者將理解的是，各式修改、改變、及改良可在不偏離本揭露內容的精神下被達成。
例如，在第一實施例中，該旋轉電機1被設計來被使用在車輛上。然而，本揭露內容亦可被應用至用於其它用途的旋轉電機。
在上述的實施例中，該第一密封部分和該第二密封部分是用不同的樹脂形成。然而，它們也可以用相同類型的樹脂來形成。在此例子中，該第一密封部分和該第二密封部分只在介於它們之間的界面彼此糾纏；因此，介於它們之間的黏著強度相對低。因此，即使該第二密封部分被剝離，該第一密封部分也不太會和該第二密封部分一起剝離，藉以確保該第一密封部分所提供的密封。
在上述的實施例中，在第一步驟中，用於形成第一密封部分的第一樹脂一次性地全部被填充至該基極側凹部或該引線電極側凹部中。然而，用於形成第一密封部分的第一樹脂也可以在多個步驟中被填入。在此例子中，可促進用於形成第一密封部分的第一樹脂的揮發性成 分和包括在該第一樹脂內的氣體釋出到該第一樹脂外面。上述的修改亦可被應用到第三步驟中用於形成第二密封部分的第二樹脂上。
在第一實施例中，該基極側凹部是由該半導體元件的該基極側端面和該第一焊劑層形成。再者，在第二實施例中，該引線電極側凹部是由該半導體元件的該引線電極側端面和該第二焊劑層形成。然而，該基極側凹部和該引線電極側凹部亦可以用其它方式形成。例如，該基極側凹部亦可以由該半導體元件的該基極側端面、該第一焊劑層以及該基極在該半導體元件側的端面形成。
在第一實施例中，該定子11包括兩個三相定子線圈(即，第一三相定子線圈113和第二三相定子線圈114)。再者，形成該第一反向電路(其將來自電池B1的直流電轉變成供應至第一三相定子線圈113的三相交流電)的半導體元件單元在不同於該第二反向電路(其將來自電池B1的直流電轉變成供應至第二三相定子線圈114的三相交流電)的時間點實施切換。然而，該定子11以可以只包括一個三相定子線圈。
此外，在第一實施例中，藉由將形成第一反相電路的半導體元件單元實施切換的時間點設定成不同於形成第二反相電路的半導體元件單元實施切換的時間點，可以降低包括在從該第一及第二反向電路輸出的三相交流電中的雜訊。
20:半導體元件單元
21:半導體元件
J21:接合界面
22:基極
23:第一焊劑層
24:引線電極
25:第二焊劑層
26:第一密封部分
27:第二密封部分
28:外密封部分
200:基極側凹部
210:氧化物膜
211:基極側端面
212:引線電極側端面
213:徑向外側面
241:徑向外側面
261:外表面

Claims (11)

  1. 一種功率半導體裝置，包含：一平的整流元件，其具有一相反的第一及第二表面配對；一基極(base electrode)，其被電連接至該整流元件的該第一表面；一第一焊劑層，其被形成在該整流元件的該第一表面和該基極之間；一引線電極，其被電連接至該整流元件的該第二表面；一第二焊劑層，其被形成在該整流元件的該第二表面和該引線電極之間；一第一密封部分，它是由第一樹脂形成且被設置在一凹部中，該凹部是由該整流元件的該第一表面和該第一焊劑層形成或由該整流元件的該第二表面和該第二焊劑層形成；及一第二密封部分，它是由第二樹脂形成，該第二密封部分與該第一密封部分被分開地形成，用以覆蓋該第一密封部分的外表面和該半導體元件的徑向外側表面，該第一密封部分的該外表面是在與該第一密封部分和該第一焊劑層或該第二焊劑層接觸的內表面相反的一側上。
  2. 如申請專利範圍第1項之功率半導體裝置，其中該第 一密封部分的體積小於該第二密封部分的體積。
  3. 如申請專利範圍第1項之功率半導體裝置，其中形成該第一密封部分的該第一樹脂的固化前的黏性不同於形成該第二密封部分的該第二樹脂的固化前的黏性。
  4. 如申請專利範圍第1項之功率半導體裝置，其中形成該第一密封部分的該第一樹脂不同於形成該第二密封部分的該第二樹脂。
  5. 一種旋轉電機，包含：一定子，其包括一定子線圈；一轉子；及一如申請專利範圍第1項所述的功率半導體裝置，該功率半導體裝置與該定子線圈被電連接，用以將該定子線圈中產生的交流電整流成直流電。
  6. 一種製造申請專利範圍第1項所述的功率半導體裝置的方法，該方法包含：一將被提供來形成該第一密封部分的該第一樹脂填入該凹部內的第一步驟；一將第一步驟中被填入該凹部內的該第一樹脂固化以形成該第一密封部分的第二步驟；一施加被提供來形成該第二密封部分的該第二樹脂以 覆蓋該第一密封部分的該外表面和該半導體元件的徑向外側表面的第三步驟；及一把在第三步驟中被施加來覆蓋該第一密封部分的該外表面的第二樹脂固化以形成該第二密封部分的第四步驟。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中在第一步驟中被填入到該凹部內的該第一樹脂的量不同於在第三步驟中被施加來覆蓋該第一密封部分的該外表面的該第二樹脂的量。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中在第一步驟中被填入到該凹部內的該第一樹脂的量小於在第三步驟中被施加來覆蓋該第一密封部分的該外表面的該第二樹脂的量。
  9. 如申請專利範圍第6項之方法，其中在第一步驟中被填入到該凹部內的該第一樹脂的黏性不同於在第三步驟中被施加來覆蓋該第一密封部分的該外表面的該第二樹脂的黏性。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中在第一步驟中被填入到該凹部內的該第一樹脂的黏性低於在第三步驟中被施加來覆蓋該第一密封部分的該外表面的該第二樹脂的黏性。
  11. 如申請專利範圍第6項之方法，其中在第一步驟中被填入到該凹部內的該第一樹脂不同於在第三步驟中被施加來覆蓋該第一密封部分的該外表面的該第二樹脂。
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