半导体模块的制作方法

1.本发明涉及一种半导体模块的构造，尤其涉及有效适用于具有igbt等功率半导体芯片的半导体模块的安装构造的技术。


背景技术：

2.近年来，作为搭载于风力发电等发电系统、铁路以及电动汽车、混合动力汽车等的电力控制装置，具有igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)等功率半导体芯片的半导体模块的需求一直在扩大，能够抑制制造偏差而确保产品品质的模块构造的开发变得日益重要。
3.另一方面，具有igbt等功率半导体芯片的半导体模块根据使用的动作条件而产生热量的上升、下降。由于该热量的上升、下降，半导体模块的内部构造、安装构造受到热冲击而疲劳、劣化加剧。
4.因此，作为半导体模块的可靠性评价试验之一，进行功率循环试验(温度循环试验)，该功率循环试验评价对于因反复进行on/off而引起的电冲击及热冲击的变化的耐性。
5.在功率循环试验(温度循环试验)中，对功率半导体芯片施加大的电力，反复芯片的自发热和冷却，从而评价线膨胀系数不同的各部件对热应力的耐性。用于芯片、基板、焊料、接合线等各部件各自的界面处的接合可靠性、针对芯片、封装树脂的应变、裂纹的耐久性评价。
6.作为本技术领域的背景技术，例如有如专利文献1的技术。在专利文献1中记载了“通过使壳体的与长边方向l2平行的边的树脂部壁厚t1比与模块短边方向l1平行的边的树脂部的壁厚t2厚(l1＜l2，t1＞t2)，一边抑制作为模块的变形，一边提高作为部件的精度，而且能够确保树脂壳体108与底面金属基板205的粘接面积，也不会产生因温度循环等而引起的树脂壳体108与底面金属基板205的剥离的不良”。(专利文献1的第0032段等)
7.另外，在专利文献2中记载了“由基底板1和壳体9构成用于收纳绝缘基板3以及半导体芯片5的容器状的框体10，壳体9为了能够收纳基底板1、绝缘基板3以及半导体芯片5的接合构造而使z方向上的厚度比上述接合构造大”。(专利文献2的第0015段等)
8.现有技术文献
9.专利文献
10.专利文献1：日本特开2002-164503号公报
11.专利文献2：日本特开2018-10989号公报


技术实现要素：

12.发明所要解决的课题
13.另外，如述地，在当前的具有功率半导体芯片的半导体模块中，搭载有igbt等功率半导体芯片的陶瓷制的绝缘基板通过基板接合用焊料接合于基底上，且将树脂制的壳体通过粘接材料和固定用螺钉固定在基底的上表面的安装构造为主流。
14.树脂制的壳体包围功率半导体芯片和绝缘基板，在壳体的内部填充有作为密封材料的硅凝胶。
15.基底使用铜(cu)、碳化硅粒子强化铝复合材料(alsic)等金属材料。
16.alsic的线膨胀系数小到与陶瓷制的绝缘基板的线膨胀系数同程度，因此是能够降低对基板接合用焊料的负荷的材料，导热性也优异，因此经常用作具有功率半导体芯片的半导体模块的基底材料。
17.在基底的材质采用alsic的情况下，一般在alsic的母材的上表面以及侧面覆盖铝(al)膜来使用。覆盖alsic的al膜用于确保基底的加工性和焊料润湿性。
18.但是，al和树脂的线膨胀系数比alsic的线膨胀系数大，因此可知，在功率循环试验(温度循环试验)等的温度变动时产生应力，根据粘接于基底的树脂制壳体的粘接位置的偏差等粘接状态，有可能在覆盖alsic的al膜、作为母材的alsic产生裂纹。
19.在上述专利文献1和专利文献2中，均没有关于上述这样的使用了alsic的基底处的伴随温度变动的裂纹的问题及其解决方案的记载。
20.因此，本发明的目的在于提供一种具有功率半导体芯片的半导体模块，其为粘接于基底的树脂制壳体的粘接位置的偏差小，且能够降低壳体与基底粘接部的应力的组装品质及可靠性高的半导体模块。
21.用于解决课题的方案
22.为了解决上述课题，本发明提供一种半导体模块，其具有：基底；绝缘基板，其接合于所述基底；半导体芯片，其接合于所述绝缘基板；以及壳体，其通过粘接材料粘接于所述基底，该半导体模块的特征在于，所述基底由板状的第一材料和覆盖所述第一材料且线膨胀系数比所述第一材料的线膨胀系数大的第二材料构成，在俯视所述基底的情况下，所述第二材料具有：第一区域，其配置于所述基底的角部；以及第二区域，其配置于所述基底的外周部且宽度比所述第一区域的宽度窄，所述壳体覆盖所述基底的侧面的至少一部分，至少在所述基底的上表面通过所述粘接材料与所述基底粘接，并且，所述壳体的线膨胀系数比所述第一材料的线膨胀系数大，在将从所述基底的边的中央到所述基底的端部的长度设为l1，将从所述基底的边的中央到所述第一区域与所述第二区域的边界的长度设为l2时，l1-l2比所述基底的板厚厚，在将从所述基底的边的中央到所述基底的侧面上的粘接所述基底和所述壳体的所述粘接材料的所述基底的所述角部侧的端部的长度设为l3，且在所述基底的侧面没有所述粘接材料的情况下，在设定为l3＝0时，满足l3≥l2或l2-l3≥l1-l2。
23.发明效果
24.根据本发明，能够实现一种具有功率半导体芯片的半导体模块，其为粘接于基底的树脂制壳体的粘接位置的偏差小且能够降低壳体与基底粘接部的应力的组装品质及可靠性高的半导体模块。
25.上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而变得明确。
附图说明
26.图1是作为本发明的比较例而示出的半导体模块的仰视图。
27.图2是图1的a-a’剖视图。
28.图3是概念性地表示图1的半导体模块的基底侧面的应力的图。
29.图4是本发明的实施例1的半导体模块的仰视图。
30.图5是图4的b-b’剖视图。
31.图6是本发明的实施例2的半导体模块的仰视图。
32.图7是图6的c-c’剖视图。
33.图8是表示图6的半导体模块的粘接区域与产生应力(gs)的关系的图。
34.图9是表示图6的变形例的图。
35.图10是本发明的实施例3的半导体模块的仰视图。
36.图11是本发明的实施例4的半导体模块的仰视图。
37.图12是图11的d-d’剖视图。
具体实施方式
38.以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。此外，在各附图中，对相同的结构标注相同的符号，对重复的部分省略其详细的说明。
39.实施例1
40.首先，参照图1至图3，对成为本发明的对象的半导体模块的基本构造及其课题进行说明。图1是作为本发明的比较例而示出的半导体模块的仰视图，图2是图1的a-a’剖视图。图3是概念性地表示在图1的半导体模块的基底侧面产生的应力的图。
41.此外，关于半导体模块的各构成部件的详细情况，在本发明的实施方式的记载中详细地说明。另外，在此说明的结构除了与课题相关的结构，在本发明的各实施例中也是共通的。关于与在此说明的结构不同的结构，在各实施例中说明。
42.如图1和图2所示，在半导体模块1中，在由铜(cu)、碳化硅粒子强化铝复合材料(alsic)等金属材料构成的板状的基底2上，通过基板接合用焊料24接合有形成有电路布线图案20和下表面导体层21的陶瓷制的绝缘基板22，在电路布线图案20上通过芯片接合用焊料25接合有半导体芯片23。
43.此外，虽然未图示，但在半导体模块1配备有用于与外部电连接的端子以及金属线。
44.在基底2的上表面，通过粘接材料8和固定用螺钉6固定有pbt(polybutylene terephtalate)、pps(polyphenylene sulfide)等树脂制的壳体7。在基底2设置有用于将半导体模块1固定于散热用翅片(未图示)的固定用孔5。壳体7包围搭载有半导体芯片23的绝缘基板22，在壳体7的内部充满了硅凝胶26。并且，在壳体7的上表面配备有树脂制的盖27。通过硅凝胶26的密封以及盖27，半导体芯片23被保护。
45.在此，在发生了壳体7相对于基底2的粘接位置偏移的情况下，存在硅凝胶26的密封不完全的可能性，因此确保壳体7的粘接定位精度是重要的。因此，在壳体7的四个边的下表面侧设置壳体突起部12，在壳体7向基底2的粘接工序中，将该壳体突起部12以与基底2的四个边的侧面相对的方式设置，确保壳体7的粘接定位精度。因此，如图2所示，壳体7通过粘接材料8的粘接材料上表面部9及粘接材料侧面部10与基底2的上表面及侧面粘接。
46.使用上述的比较例对上述的本发明所要解决的课题详细地进行说明。
47.假定基底2的材质使用碳化硅粒子强化铝复合材料(alsic)的情况。如图1和图2所示，基底2由alsic材料3和覆盖于alsic材料3的上表面及侧面的al材料4这两种材料构成。
48.alsic由于其线膨胀系数小到与绝缘基板22的线膨胀系数同程度，因此是能够降低对基板接合用焊料24的负荷的材料。而且，由于导热性也优异，因此经常用作具有功率半导体芯片的半导体模块的基底材料。覆盖alsic材料3的al材料4为了确保基底2的加工性及焊料润湿性而使用。另外，al材料4的线膨胀系数大于alsic材料3的线膨胀系数。
49.在此，本技术发明人发现，在壳体7与基底2的侧面的粘接端部13位于al材料4的y方向尺寸从较宽的区域15向较窄的区域16变化的边界14附近的较窄的区域16侧的情况下，在半导体模块1的温度从高温变化为低温时，在基底2的侧面产生的应力有可能增大。
50.图3表示对应力增大的机理进行说明的示意图。考虑到对称性，示出了半导体模块1的1/4模型。若着眼于长边或短边中的例如长边侧，则在半导体模块1的温度从高温变化到低温的情况下，在al材料4的宽度(着眼于长边侧的情况下为y方向的长度)变宽的al材料4的较宽的区域(第一区域)15中，如图中的箭头所示，线膨胀系数大的al材料4收缩。另外，与基底2的侧面粘接着的线膨胀系数大的壳体7也收缩。可以认为，由于两部件的收缩，在粘接端部13的al材料表面、即al材料4的狭窄的区域(第二区域)16产生的x方向应力增大。
51.为了验证该机理，实施了以半导体模块为对象的热应力解析。解析模型采用了图3所示的1/4模型，温度条件采用了从高温＝125℃降低到低温＝-40℃的条件。对基底2的侧面与壳体7的粘接有无这两种情况实施解析，对在覆盖于基底2的侧面的al材料产生的应力进行比较评价。粘接端部13的位置设为图3中所示的距离x1为1mm的情况。
52.其结果，能够确认，在具有侧面粘接的情况下，在al材料产生的应力在粘接端部13成为最大值。另外，能够确认，具有侧面粘接的情况下的最大应力值与没有侧面粘接的情况相比，增加至约1.4倍。根据本解析结果，可以认为图3所示的应力增大的机理是妥当的。
53.因此，可知，在功率循环试验(温度循环试验)等的温度变动时产生应力，根据粘接于基底2的树脂制的壳体7的粘接位置的偏差等粘接状态，有可能在覆盖alsic材料3的al材料4产生因应力的增大而引起的裂纹。
54.接下来，参照图4以及图5，对本发明的实施例1的半导体模块进行说明。图4是本实施例的半导体模块的仰视图，图5是图4的b-b’剖视图。图4以及图5分别相当于上述的比较例的图1以及图2。
55.如图4及图5所示，在本实施例的半导体模块1中，在由alsic材料3及al材料4构成的板状的基底2上，通过基板接合用焊料24接合有形成有电路布线图案20和下表面导体层21的陶瓷制的绝缘基板22，在电路布线图案20上通过芯片接合用焊料25接合有半导体芯片23。
56.此外，虽然未图示，但在半导体模块1配备有用于与外部电连接的端子以及金属线。
57.在基底2的上表面，通过粘接材料8和固定用螺钉6固定有pbt、pps等树脂制的壳体7。在基底2设置有用于将半导体模块1固定于散热用翅片(未图示)的固定用孔5。壳体7包围搭载有半导体芯片23的绝缘基板22，在壳体7的内部充满了硅凝胶26。并且，在壳体7的上表面具备树脂制的盖27。通过硅凝胶26的密封以及盖27，半导体芯片23被保护。
58.在壳体7的四个边的下表面侧设置有壳体突起部12。壳体突起部12与基底2的侧面相对，设置成覆盖基底2的侧面的至少一部分。这是为了在壳体7向基底2的粘接工序中，将该壳体突起部12以与基底2的四个边的侧面相对的方式设置，确保壳体7的粘接定位精度。
如图5所示，壳体7通过粘接材料8的粘接材料上表面部9和粘接材料侧面部10与基底2的上表面和侧面粘接。
59.对基底2详细地进行说明。如图4和图5所示，基底2由alsic材料3和覆盖于alsic材料3的至少上表面及侧面的al材料4这两种材料构成。由于alsic的线膨胀系数小到与绝缘基板22的线膨胀系数同程度，因此是能够降低对基板接合用焊料24的负荷的材料。而且，由于导热性也优异，因此经常用作具有功率半导体芯片的半导体模块的基底材料。
60.覆盖alsic的al膜是为了确保基底的加工性及焊料润湿性而使用的。另外，al的线膨胀系数大于alsic的线膨胀系数。
61.若着眼于长边或短边中的例如长边侧，则在俯视观察基底2的情况下，al材料4由配置于基底2的角部的al材料4的较宽的区域(第一区域)15和配置于基底2的外周部且宽度(在着眼于长边侧的情况下为y方向的长度)比al材料4的较宽的区域(第一区域)15窄的al材料4的较窄的区域(第二区域)16构成。在基底2的角部，由于需要加工用于将基底2固定于散热用翅片(未图示)的固定用孔5以及用于通过固定用螺钉6固定壳体7的孔，因此使用作为加工性优异的材质的al材料4。
62.接着，对基底2的侧面与壳体7的粘接区域详细地进行说明。壳体7覆盖基底2的侧面的至少一部分，且至少在基底2的上表面经由粘接材料8粘接于基底2。
63.在本实施例的半导体模块1中，如图4所示，使用从基底2的边的中央到基底2的端部的长度(l1)、从基底2的边的中央到第一区域15与第二区域16的边界的长度(l2)、从基底2的边的中央到基底2的侧面上的粘接基底2和壳体7的粘接材料8(更具体而言为粘接材料侧面部10)的端部的长度(l3)、以及基底2的板厚来规定基底2与壳体7的粘接端部13的位置。
64.在本实施例中，以l1与l2的差(l1-l2)、即al材料4的较宽的区域(第一区域)15的x方向的长度比基底2的板厚大的方式设置al材料4的较宽的区域(第一区域)15。另外，以l3为l2以上(l3≥l2)的方式规定粘接端部13的位置。
65.在此，如上所述，考虑半导体模块1的温度从高温变化成低温的情况。在半导体模块1的温度从高温变化为低温的情况下，与基底2的侧面粘接着的线膨胀系数大的壳体7在x方向上收缩。但是，由于粘接端部13位于al材料4的较宽的区域(第一区域)15，因此al材料4的宽度(在着眼于长边侧的情况下为y方向的长度)较宽，且刚性较大，因此由壳体7的收缩而引起的粘接端部13处的al材料4的变形较小，产生的应力也被抑制。
66.为了确认该效果，与在上述的比较例中的研究同样地，实施以本实施例的半导体模块1为对象的热应力解析。解析模型、负荷条件等采用与比较例相同的条件，将粘接端部13的位置设为l3-l2＝1mm的位置。
67.其结果是，具有侧面粘接的最大应力值与没有侧面粘接的情况大致相同。因此，在满足l3≥l2的条件的本实施例中，能够在粘接端部13抑制在基底2(alsic材料3及al材料4)产生的应力，提高构造可靠性。
68.此外，在本实施例中，以半导体模块1的长边侧(图4的x方向侧)的粘接区域为对象，对基底2、壳体7以及粘接部的尺寸的关系及其效果进行了说明，但在半导体模块1的短边侧(图4的y方向侧)，同样的尺寸关系及其效果的关系也成立。
69.实施例2
70.参照图6至图9，对本发明的实施例2的半导体模块进行说明。图6是本实施例的半导体模块的仰视图，图7是图6的c-c’剖视图。图6及图7分别相当于实施例1的图4及图5。图8是表示图6的半导体模块的粘接区域与产生应力(gs)的关系的图。另外，图9是图6的变形例。
71.本实施例的基本结构与实施例1相同，以与实施例1不同的点为中心进行说明。
72.在本实施例的半导体模块1中，如图6所示，使用从基底2的边的中央到基底2的端部的长度(l1)、从基底2的边的中央到第一区域15与第二区域16的边界的长度(l2)、从基底2的边的中央到基底2的侧面上的粘接基底2和壳体7的粘接材料8的端部的长度(l3)、以及基底2的板厚来规定基底2的侧面与壳体7的粘接端部13的位置。
73.在本实施例中，以l1与l2的差(l1-l2)、即al材料4的较宽的区域(第一区域)15的x方向的长度比基底2的板厚大的方式设置al材料4的较宽的区域(第一区域)15。另外，以l2与l3的差(l2-l3)为l1与l2的差(l1-l2)以上(l2-l3≥l1-l2)的方式规定粘接端部13的位置。
74.粘接部的长度l3比壳体7的长度短，这能够通过在壳体粘接工序中控制粘接材料8的涂敷量和涂敷位置来实现。
75.在此，如上所述，考虑半导体模块1的温度从高温变化为低温的情况。在半导体模块1的温度从高温变化为低温的情况下，在al材料4的宽度(着眼于长边侧的情况下为y方向的长度)较宽的区域15中，线膨胀系数大的al材料4在x方向上收缩。因此，由于该收缩，产生沿x方向拉伸基底2的侧面的圆形标记部的区域17的应力。另外，与基底2的侧面粘接着的线膨胀系数大的壳体7在x方向上收缩。因此，产生沿x方向拉伸基底2的侧面的圆形标记部的区域18的应力。
76.但是，在本实施例的情况下，由于两个区域17、18充分地分离，因此产生的应力不会重叠，能够抑制在基底2的侧面的al材料4的表面产生的应力。
77.为了确认该效果，与在上述的比较例的研究同样地，实施以本实施例的半导体模块1为对象的热应力解析。解析模型、负荷条件等采用与比较例相同的条件，将表示粘接端部13的位置的l2-l3作为参数。
78.图8表示解析结果。图表的横轴表示(l2-l3)/(l1-l2)的值，纵轴表示利用没有侧面粘接的情况下的基底2的侧面的最大应力值将在基底2的侧面的al材料4的表面产生的最大应力值标准化后的值。
79.如图8所示，在(l2-l3)/(l1-l2)为1以上的情况下，具有侧面粘接的最大应力值与没有侧面粘接的情况大致相等(相对值为1.0)。在以不同的值研究l1-l2的情况下，也是同样的结果。
80.因此，在满足l2-l3≥l1-l2的条件的本实施例中，能够抑制在粘接端部13的基底2(alsic材料3及al材料4)产生的应力，提高构造可靠性。
81.此外，在本实施例中，也以半导体模块1的长边侧(图4的x方向侧)的粘接区域为对象对基底2、壳体7以及粘接部的尺寸的关系及其效果进行了说明，但在半导体模块1的短边侧(图4的y方向侧)，同样的尺寸关系及其效果的关系也成立。
82.另外，在本实施例中，重点在于粘接部的长度l3比l2短，因此采用了假定图6的壳体7的长度比粘接部的长度l3长的情况的图，但由于粘接材料8容易润湿扩展，因此也可以
如图9所示的变形例那样，考虑使壳体7的长度为与所希望的粘接部的长度l3相同的长度的构造。在图9中构成为，从基底2的边的中央到与基底2的侧面相对的壳体7的端部的长度与l3相同。
83.但是，在图9那样的结构的情况下，也需要以l2与l3的差(l2-l3)为l1与l2的差(l1-l2)以上(l2-l3≥l1-l2)的方式规定粘接端部13的位置。
84.实施例3
85.参照图10，对本发明的实施例3的半导体模块进行说明。图10是本实施例的半导体模块的仰视图，相当于实施例1的图4。
86.本实施例的基本结构与实施例1相同，以与实施例1不同的点为中心进行说明。
87.在本实施例的半导体模块1中，如图10所示，在俯视观察基底2的情况下，al材料4由配置于基底2的角部以及基底2的长边方向的中央部的第一区域15和配置于基底2的外周部且比第一区域15宽度窄的第二区域16构成。
88.另外，使用从基底2的边的中央到基底2的端部的长度(l1)、从基底2的边的中央到第一区域15与第二区域16的边界的长度(l2)、从基底2的边的中央到基底2的侧面上的粘接基底2和壳体7的粘接材料8的端部的长度(l3)以及基底2的板厚，来规定基底2的侧面与壳体7的粘接端部13的位置。
89.另外，在俯视基底2的情况下，第一区域15相互分离地配置于基底2的角部和基底2的角部以外的部位。更具体而言，第一区域15相互分离地配置于基底2的四个角部和基底2的两个长边的中央附近，与基底2的侧面相对的壳体7在基底2的长边方向上隔着配置于两个长边的中央附近的第一区域15分割成两个而配置。
90.在本实施例中，与实施例1同样地，以l1与l2的差(l1-l2)、即al材料4的较宽的区域(第一区域)15的x方向的长度比基底2的板厚大的方式设置al材料4的较宽的区域(第一区域)15。另外，以l3为l2以上(l3≥l2)的方式规定粘接端部13的位置。
91.在此，如上述地，考虑半导体模块1的温度从高温变化为低温的情况。首先，可以认为，在基底2的角部的第一区域15附近的基底2的侧面所产生的应力比在配置于基底2的长度方向的中央部的第一区域15附近的基底2的侧面所产生的应力大。这是因为，相距模块中央部的距离远，壳体7的热收缩的影响大。
92.因此，如图10所示，即使在第一区域15也存在于基底2的角部以外的情况下，只要对在基底2的角部附近产生的应力进行评价即可。关于应力产生的机理及本实施例中的应力抑制效果的验证的内容与在实施例1所记载的内容相同。
93.另外，在本实施例中，将al材料4的较宽的区域(第一区域)15的数量设为六处，但在比其多的情况下，同样的尺寸关系及其效果的关系也成立。
94.实施例4
95.参照图11以及图12，对本发明的实施例4的半导体模块进行说明。图11是本实施例的半导体模块的仰视图，图12是图11的d-d’剖视图。图11及图12分别相当于实施例1的图4及图5。
96.本实施例的基本结构与实施例1相同，以与实施例1不同的点为中心进行说明。
97.在实施例1(图4及图5)中，壳体7通过粘接材料8的粘接材料上表面部9和粘接材料侧面部10与基底2的上表面及侧面粘接，与此相对，本实施例的半导体模块1与实施例1(图4
及图5)的不同点在于，在基底2的侧面与壳体7之间不夹设粘接材料8而设置空隙19，且通过粘接材料8的粘接材料上表面部9将壳体7与基底2的上表面粘接。
98.即，在本实施例中，如在实施例1至实施例3中所说明的那样，从基底2的边的中央到基底2的侧面上的粘接基底2和壳体7的粘接材料8的端部的长度(l3)为0(l3＝0)。
99.如本实施例那样，在基底2的侧面不夹设粘接材料8，仅利用粘接材料上表面部9将壳体7与基底2的上表面粘接，由此，与其他实施例相比，基底2与壳体7的接合强度降低，但能够更可靠地抑制在基底2(alsic材料3及al材料4)所产生的应力。
100.另外，在图11及图12中示出了在基底2的长边方向(x方向)及短边方向(y方向)的四个侧面不夹设粘接材料8的例子，但也可以在基底2的长边方向(x方向)及短边方向(y方向)的任意一方夹设粘接材料8，在另一方不夹设粘接材料8。在该情况下，基底2的长边方向的侧面粘接所产生的应力更容易变大，因此优选仅在短边方向夹设粘接材料8。
101.此外，在上述的实施例1至实施例4中，以半导体模块1的长边侧(图1的x方向侧)的粘接区域为对象，对基底2、壳体7以及粘接部的尺寸的关系及其效果进行了说明，但在半导体模块1的短边侧(图1的y方向侧)，同样的尺寸关系及其效果的关系也成立。
102.因此，例如，也可以是，基底2的短边侧(y方向侧)如在实施例1所说明的那样满足l3≥l2，基底2的长边侧(x方向侧)如在实施例2所说明的那样满足l2-l3≥l1-l2。
103.另外，本发明并不限定于上述的各实施例，包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细说明的例子，并不限定于必须具备全部的结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，另外，也能够在某实施例的结构添加其他实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。
104.符号说明
105.1—半导体模块，2—基底，3—alsic材料，4—al材料，5—固定用孔，6—固定用螺钉，7—壳体，8—粘接材料，9—粘接材料上表面部，10—粘接材料侧面部，12—壳体突起部，13—粘接端部，14—区域15与区域16的边界，15—al材料4的较宽区域(第一区域)，16—al材料4的较窄区域(第二区域)，17—基底2的侧面的圆形标记部，18—基底2的侧面的圆形标记部，19—空隙，20—电路布线图案，21—下表面导体层，22—绝缘基板，23—半导体芯片，24—基板接合用焊料，25—芯片接合用焊料，26—硅凝胶，27—盖，gs—产生应力(相对值)。

技术特征：
1.一种半导体模块，其具有：基底；绝缘基板，其接合于所述基底；半导体芯片，其接合于所述绝缘基板；以及壳体，其通过粘接材料粘接于所述基底，该半导体模块的特征在于，所述基底由板状的第一材料和覆盖所述第一材料且线膨胀系数比所述第一材料的线膨胀系数大的第二材料构成，在俯视所述基底的情况下，所述第二材料具有：第一区域，其配置于所述基底的角部；以及第二区域，其配置于所述基底的外周部且宽度比所述第一区域的宽度窄，所述壳体覆盖所述基底的侧面的至少一部分，至少在所述基底的上表面通过所述粘接材料与所述基底粘接，并且，所述壳体的线膨胀系数比所述第一材料的线膨胀系数大，在将从所述基底的边的中央到所述基底的端部的长度设为l1，将从所述基底的边的中央到所述第一区域与所述第二区域的边界的长度设为l2时，l1-l2比所述基底的板厚厚，在将从所述基底的边的中央到所述基底的侧面上的粘接所述基底和所述壳体的所述粘接材料的所述基底的所述角部侧的端部的长度设为l3，且在所述基底的侧面没有所述粘接材料的情况下，在设定为l3＝0时，满足l3≥l2或l2-l3≥l1-l2。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述基底的短边侧满足l3≥l2，所述基底的长边侧满足l2-l3≥l1-l2。3.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述第一材料是alsic，所述第二材料是al。4.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，从所述基底的边的中央到与所述基底的侧面相对的所述壳体的端部的长度与所述l3相同。5.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，在俯视所述基底的情况下，所述第一区域相互分离地配置于所述基底的角部和所述基底的角部以外的部位。6.根据权利要求5所述的半导体模块，其特征在于，所述第一区域相互分离地配置于所述基底的四个角部和所述基底的两个长边的中央附近，与所述基底的侧面相对的所述壳体在所述基底的长边方向隔着配置于所述两个长边的中央附近的第一区域分割成两个而配置。7.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述l3＝0，且在所述基底的侧面，在所述基底与所述壳体之间没有所述粘接材料，所述壳体在所述基底的上表面通过所述粘接材料粘接于所述基底。8.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述壳体具有隔着所述粘接材料与所述基底的侧面相对的突起部，所述突起部设置成覆盖所述基底的侧面的至少一部分。9.根据权利要求3所述的半导体模块，其特征在于，所述壳体的材料是pbt或pps。
10.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述半导体芯片是搭载有igbt的半导体芯片。

技术总结
本发明提供一种具有功率半导体芯片的半导体模块，其为粘接于基底的树脂制壳体的粘接位置的偏差小且能够降低壳体与基底粘接部的应力的组装品质及可靠性高的半导体模块。该半导体模块具有：基底；绝缘基板，其接合于上述基底；半导体芯片，其接合于上述绝缘基板；以及壳体，其通过粘接材料粘接于上述基底，该半导体模块的特征在于，上述基底由板状的第一材料和覆盖上述第一材料且线膨胀系数比上述第一材料的线膨胀系数大的第二材料构成，在俯视上述基底的情况下，上述第二材料具有：第一区域，其配置于上述基底的角部；以及第二区域，其配置于上述基底的外周部且宽度比上述第一区域的宽度窄，上述壳体覆盖上述基底的侧面的至少一部分，至少在上述基底的上表面通过上述粘接材料与上述基底粘接，并且，上述壳体的线膨胀系数比上述第一材料的线膨胀系数大，在将从上述基底的边的中央到上述基底的端部的长度设为L1，将从上述基底的边的中央到上述第一区域与上述第二区域的边界的长度设为L2时，L1-L2比上述基底的板厚厚，在将从上述基底的边的中央到上述基底的侧面上的粘接上述基底和上述壳体的上述粘接材料的上述基底的上述角部侧的端部的长度设为L3，且在上述基底的侧面没有上述粘接材料的情况下，在设定为L3＝0时，满足L3≥L2或L2-L3≥L1-L2。L2。L2。


技术研发人员：芦田喜章 川濑大助 佐佐木康二
受保护的技术使用者：株式会社日立功率半导体
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2023/7/22