專利名稱：電力組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝配電力半導(dǎo)體器件等發(fā)熱大的電子部件，在電力變換用途中使用的電力組件及其制造方法。
發(fā)明的背景近些年來，隨著電子設(shè)備的高性能化和小型化的要求在電子設(shè)備中使用的電力電子領(lǐng)域的電源電路也希望小型化、節(jié)能化。為此，電力組件的散熱構(gòu)造就成了重要的問題。
作為改善電力組件的散熱性的方法，可以使用把半導(dǎo)體芯片等的發(fā)熱量大的電子部件安裝到散熱片上，用散熱片實現(xiàn)散熱的方法。發(fā)熱部件與散熱片，可以用具備絕緣性和導(dǎo)熱性的部件保持熱接觸。作為這樣的部件，可以舉出導(dǎo)熱性潤滑脂。但是導(dǎo)熱性潤滑脂操作性不好，而且由于取決于涂敷方法熱接觸程度而不同，故最近人們采用在把導(dǎo)熱性的彈性體夾在中間地推壓到發(fā)熱部件與散熱片之間的狀態(tài)下進行固定以使之接觸的方法。
另一方面，作為改善電力組件的散熱性的另外的方法，還可以使用這樣的方法使用導(dǎo)熱性良好的基板，把發(fā)熱部件裝配到該基板上，實現(xiàn)用基板進行的散熱。作為這樣的散熱用基板，雖然有例如使銅板接合到氧化鋁、氮化鋁等的陶瓷基板表面上的基板，但是具有價格昂貴的問題，在電力比較小的那些用途中，一般地說，可以利用中間存在著絕緣體層地在鋁等的散熱片的單面上形成布線圖形的金屬基底基板。但是，金屬基底基板為了改善熱傳導(dǎo)，絕緣物就必須形成得薄，因而在金屬基底間會受噪聲的影響以及在絕緣耐壓方面存在著問題。
由于陶瓷基板和金屬基底基板在性能和價格方面像這樣地難于兩立，故人們提出了這樣的方案使無機填充物分散到熱可塑性樹脂內(nèi)的基板表面上，形成引線框架的基板。但是，該基板由于采用使熱可塑性樹脂與無機填充物進行熔融混合研磨后，使之射出成型的辦法制作，故要高濃度地填充無機填充物是困難的，導(dǎo)熱性的改善存在著界限。此外，人們還提出了這樣的方案使用在已使無機填充物分散到熱硬化性樹脂組成物內(nèi)的基板表面上形成了引線框架的基板的方法(特開平10-173097號公報)。該基板，可以采用在使含有熱硬化性樹脂和無機填充物的在未硬化的狀態(tài)下具有可撓性的薄板狀物和引線框架進行疊層之后，使薄板狀物硬化的辦法制作，高濃度地填充無機填充物是可能的，因而實現(xiàn)了良好的導(dǎo)熱性。
這些散熱用基板，單面布線而且其布線層是單層的，因而微細的布線的引繞是極其困難的。在換流器等的電力組件中，把含有發(fā)熱部件的電力電路部分裝配到這些散熱用基板上，驅(qū)動電路、保護電路等由發(fā)熱比較少的部件構(gòu)成，需要微細布線的控制電路部分，則可設(shè)置在由印制布線板構(gòu)成的控制基板上。該控制基板與形成了電力電路部分的散熱用基板個別地組裝，然后再與散熱用基板進行電連。例如，在已裝配上部件的散熱用基板的裝配面上邊，隔以恒定的空間相向地配置、固定、封裝控制基板。
在這樣的導(dǎo)熱性的彈性體薄片或使用散熱用基板的電力組件中，具有以下的問題。
導(dǎo)熱性的彈性體薄，所以具有絕緣耐壓低的問題。此外，在通過彈性體使多個發(fā)熱部件與一個散熱片進行熱接觸的情況下，就必須借助于因進行推壓而產(chǎn)生的彈性體薄片的變形來吸收裝載到基板上的發(fā)熱部件的高度的不均一或基于尺寸公差、對基板的裝配姿勢的參差不一等的部件的高度的不均一。因此，若使用薄的彈性體，則能夠吸收的部件的高度的不均一存在著界限。在不均一大的情況下，具有不可能保持彈性體薄片與發(fā)熱部件的均一的接觸程度的問題。再者說，還存在著因彈性體薄片對于發(fā)熱部件的過剩的推壓而產(chǎn)生的應(yīng)力會招致發(fā)熱部件的損傷或彈性體薄片的龜裂的問題。
另一方面，在使用發(fā)熱部件的電力組件中，具有以下的問題。就是說，即便是必須散熱的部件，在連接端子個數(shù)增加，而且電極間節(jié)距狹窄的情況下，就必須進行微細的布線的引繞，高密度地向本身為單面且單層布線的散熱用基板上裝配是困難的。但是，如果把該發(fā)熱部件裝配到雖然可進行微細布線但導(dǎo)熱性不好的控制基板上，則難于散熱。因此，具有對于那種需要微細布線和散熱這兩方的發(fā)熱部件來說不合用的問題。
此外，作為半導(dǎo)體芯片的裝配方法，一般地說，雖然有金絲鍵合法和倒扣芯片裝配法，但是倒扣芯片裝配，是一種使得基板表面和半導(dǎo)體芯片表面(電極形成面)面對面那樣地，面朝下地把半導(dǎo)體芯片裝配到基板上邊的方法，比起金絲鍵合法來可以進行高密度的裝配。但是，在使用散熱用基板的電力組件中，必須作成為從基板散熱的那種構(gòu)造，在采用倒扣芯片裝配法的情況下，由于不可能期待散熱性的改善，故作為發(fā)熱部件的半導(dǎo)體芯片，可以采用使其背面(與電極形成面相反的面)基板表面進行接觸地裝配到散熱用基板上邊的辦法實現(xiàn)用基板進行的散熱。因此，要采用金屬細絲把半導(dǎo)體芯片的電極與散熱用基板上邊的電極之間連接起來的用金絲鍵合法。但是，在金絲鍵合法中，由于金屬細絲的導(dǎo)體電阻比起半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電阻來大到不能忽略的那種程度，故要是用金絲鍵合法裝配半導(dǎo)體芯片，則功耗將增加，發(fā)熱量增大。因此在使用上述散熱用基板的電力組件中，由發(fā)熱大的半導(dǎo)體芯片的裝配采用金絲鍵合法，故對基板來說具有要更好的散熱性的問題。
發(fā)明的概述為了改善上述那樣的問題，本發(fā)明的目的在于提供需要連接端子個數(shù)多的發(fā)熱部件的微細布線和優(yōu)良的散熱可以兩立，且適合于高密度小型化的電力組件及其制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第1個電力組件，是中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件地把已電連到布線基板上的發(fā)熱部件和散熱片連接起來的電力組件，其特征在于上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件是含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和無機填充物(D)的硬化組成物，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件對于上述發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一在相補性狀態(tài)下粘接到上述發(fā)熱部件上，并借助于上述散熱片使由上述發(fā)熱部件發(fā)生的熱散熱。
其次，本發(fā)明的第2個電力組件，在半導(dǎo)體芯片的表面上具有金屬孔，在其表面上具備布線基板，在上述半導(dǎo)體芯片的整個背面上緊密粘接地具備熱分流器，從上述熱分流器一側(cè)散熱，半導(dǎo)體芯片在厚度方向上流動電流，具備把上述熱分流器和上述布線基板電連起來的取出電極，上述布線基板與上述熱分流器之間的上述半導(dǎo)體芯片及其表面的金屬孔和上述取出電極用樹脂密封起來。
其次，本發(fā)明的電力組件的制造方法，其特征在于具備下述工序向布線基板上邊裝配至少含有發(fā)熱部件的電子部件的工序；在散熱片與上述布線基板的發(fā)熱部件一側(cè)直接形成含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和有機填充物(D)的硬化性組成物層，把從上述散熱片和上述布線基板中選出的至少一方推壓到另一方上，使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件對于上述發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一產(chǎn)生相補性的變形以進行緊密粘貼的工序；通過加熱使硬化性組成物層硬化形成導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的工序。
附圖的簡單說明

圖1的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力組件。
圖2的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力組件。
圖3的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力組件。
圖4的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力組件。
圖5A-B的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)2的電力組件。
圖6A-D的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)3的電力組件。
圖7A-B的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)4的電力組件。
圖8A-D的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)5的電力組件。
圖9A-D的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)6的電力組件。
圖10的曲線示出了本發(fā)明的一個實施例的硬化性樹脂組成物的黏度特性。
發(fā)明的詳述倘采用本發(fā)明，由于可以在已形成了微細的布線的布線基板上邊高密度地裝配發(fā)熱部件，而且由發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱，可以通過已粘接到發(fā)熱部件和散熱片上的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件瞬時地由散熱片散熱。此外，使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件相補性地進行變形以吸收已裝配到布線基板上的發(fā)熱部件的高度的不整齊劃一或尺寸公差以及對布線基板的裝配姿勢的參差不一，故可以使由各個發(fā)熱部件發(fā)生的熱均一地效率良好地進行散熱而不會受部件高度的不整齊劃一左右。此外，由于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件已粘接到發(fā)熱部件和散熱片上，故接觸熱阻低，發(fā)熱效率高。再有，由于上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件用其自身進行粘接，故不需要用來使之緊密粘接到發(fā)熱部件的外力，變成為不會產(chǎn)生對發(fā)熱部件的應(yīng)力的構(gòu)造。
理想的是，對于上述熱硬化性樹脂(A)50質(zhì)量等份以上95質(zhì)量等份以下，和上述潛在性硬化劑(C)5質(zhì)量等份以上50質(zhì)量等份以下的合計量100質(zhì)量等份，上述熱可塑性樹脂(B)為10質(zhì)量等份以上100質(zhì)量等份以下的范圍，而且，對于熱硬化性樹脂(A)和熱可塑性樹脂(B)和潛在性硬化劑(C)的合計量5質(zhì)量等份以上30質(zhì)量等份以下，上述無機填充物(D)為70質(zhì)量等份以上95質(zhì)量等份以下的范圍。
理想的是上述熱硬化性樹脂在室溫下為液態(tài)，而且，上述熱可塑性樹脂在上述熱硬化性樹脂未硬化時為粉末狀。
構(gòu)成導(dǎo)熱性樹脂組成物的絕緣性樹脂，在室溫下以液態(tài)的熱硬化性樹脂為主要成分，至少含有熱可塑性樹脂、潛在性硬化劑，而且，在未硬化狀態(tài)下，理想的是上述熱可塑性樹脂是熱可塑性粉末。這樣的組成物借助于熱可塑性樹脂粉末因吸收液態(tài)成分而膨潤，可以在保持未硬化的狀態(tài)不變的狀態(tài)下使黏度上升而非可逆地進行固形化。此外，還可以采用進行加熱以變成為潛在性硬化劑的活性化溫度以上的辦法使之硬化。
作為在室溫下液態(tài)的熱硬化性樹脂，雖然可以使用液態(tài)的環(huán)氧樹脂或液態(tài)的苯酚樹脂等各種樹脂，但在本發(fā)明中，特別是液態(tài)的環(huán)氧樹脂在耐熱性、電絕緣性等點上來看是理想的。作為這樣的液態(tài)環(huán)氧樹脂，可以使用雙酚A型樹脂、雙酚F型樹脂、雙酚AD型樹脂和苯酚酚醛型環(huán)氧樹脂。
作為潛在性硬化劑，沒什么特別限制，可以根據(jù)要使用的熱硬化性樹脂的種類進行選擇，使用人所共知的潛在性硬化劑。對于液態(tài)環(huán)氧樹脂來說，例如可以使用二氰基二酰胺(ジシンジァミド)系硬化劑、尿素系硬化劑、有機酸酰肼系硬化劑、聚酰胺鹽系硬化劑、胺加合物系硬化劑等。
熱可塑性粉末，只要是具有吸收含于以液態(tài)的熱硬化性樹脂為主要成分的絕緣性樹脂中的液態(tài)成分后進行膨潤的性質(zhì)的粉末即可，沒有什么特別限制，可以根據(jù)要使用的熱硬化性樹脂的種類選擇進行膨潤的粉末。作為液態(tài)環(huán)氧樹脂，理想的是聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酰胺。熱可塑性樹脂粉末的平均粒徑為1到100微米是理想的。熱可塑性樹脂粉末向絕緣性樹脂中的混入量以熱可塑性樹脂吸收自由地流動的液態(tài)成分實質(zhì)上使混合物固化所足夠的量即可，通常，對于液態(tài)的熱硬化性樹脂100質(zhì)量等份為10到100質(zhì)量等份，理想的是20到60質(zhì)量等份。熱可塑性樹脂粉末對液態(tài)成分的膨潤可借助于熱處理予以促進。該熱處理在高于熱可塑性樹脂粉末的軟化點低于熔融點的溫度下進行。在該情況下，要在含于熱可塑性樹脂中的熱硬化性樹脂的硬化溫度下進行，理想的是至少要在假硬化反應(yīng)階段中使得保持熱硬化性樹脂的狀態(tài)那樣地進行，熱處理溫度理想的是在70到110℃的溫度范圍內(nèi)進行。加熱時間只要對于絕緣性樹脂實質(zhì)上硬化來說是充分的即可。
構(gòu)成導(dǎo)熱性樹脂組成物的無機填充物，理想的是從導(dǎo)熱性優(yōu)良的Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4和AlN中選擇的至少一種填充物。無機填充物的平均粒徑為0.1到100微米的范圍是恰當(dāng)?shù)?，更為理想的?到12微米。
導(dǎo)熱性樹脂組成物中的各個成分的含有量，在把導(dǎo)熱性樹脂組成物全體當(dāng)作100質(zhì)量等份時，把上述的絕緣性樹脂定為5到30質(zhì)量等份，理想的是定為7到15質(zhì)量等份，更為理想的是定為9到12質(zhì)量等份，把無機填充物定為70到90質(zhì)量等份，理想的是定為86到93質(zhì)量等份，更為理想的是定為89到93質(zhì)量等份是合適的，借助于此，就可以使本身為導(dǎo)熱性樹脂組成物的硬化體的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的導(dǎo)熱性變成為良好的導(dǎo)熱性。
此外，導(dǎo)熱性樹脂組成物，理想的是根據(jù)需要含有耦合劑、分散劑、著色劑、脫模劑等的添加劑。這是因為采用含有各種添加劑的辦法，就可以改善絕緣體層的特性的緣故。例如，耦合劑，由于會改善無機填充物和絕緣性樹脂之間的粘接性，故對于提高絕緣耐壓是有效的。此外，分散劑對于改善無機填充物的分散性，降低導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件內(nèi)的組成不均勻是有效的。此外，著色劑，例如如果是炭粉末等的黑色的著色劑，則對于熱放散性是有效的。
上述含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和無機填充物(D)的硬化性組成物，理想的是具有如下特性在70℃以上130℃不到時具有陡峻的第1黏度上升彎曲，在130℃以上具有陡峻的第2彎曲。用圖10對之進行說明。在圖10中，曲線X示出了現(xiàn)有的熱硬化性樹脂和硬化劑的組成物的溫度與黏度特性。在大約100℃以上，隨著溫度的上升黏度也單純地漸漸增加。
對此，在本發(fā)明的組成的情況下，則變成為Y那樣，在70℃以上130℃不到處發(fā)現(xiàn)陡峻的第1次黏度上升彎曲Y1，在130℃以上220℃不到處發(fā)現(xiàn)陡峻的第2次黏度上升彎曲Y2。發(fā)現(xiàn)第1次黏度上升彎曲Y1，起因于加入了熱可塑性樹脂，在70℃以上130℃不到時熱可塑性樹脂吸收液態(tài)成分引起急劇的黏度上升。其次，第2次黏度上升彎曲Y2的發(fā)現(xiàn)起因于加入了潛在性硬化劑，在130℃以上220℃不到時，因硬化反應(yīng)急劇地進行而使黏度上升。
在上述電力組件中，理想的是上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件粘接到多個上述發(fā)熱部件上，多個上述發(fā)熱部件通過共通的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件熱接觸到散熱片上。借助于此，就沒有必要分別對于每一個發(fā)熱部件都配置導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件，因而可以更為容易地進行制作。
此外，在上述電力組件中，理想的是在已裝配上上述發(fā)熱部件的布線基板上還裝配有非發(fā)熱部件。借助于此，就可以在使含有發(fā)熱部件的電力電路部分和含有非發(fā)熱部件的控制電路部分變成為一體化地高密度地裝配到同一個布線基板上邊，就可以實現(xiàn)電力組件的更進一步的小型化。
在該情況下，理想的是上述發(fā)熱部件被裝配到上述布線基板的一個主要面上，上述非發(fā)熱部件被裝配到其相反的面上。借助于此，即便是在控制電路的非發(fā)熱部件極端地怕熱的情況下，也可以使控制電路部分和電力電路部分一體化而不會因來自電力電路部分的發(fā)熱部件的熱而使其功能受損。
此外，在上述電力組件中，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件，理想的是由上述絕緣性樹脂5到30質(zhì)量等份、上述無機填充物70到90質(zhì)量等份構(gòu)成的導(dǎo)熱性樹脂組成物的硬化體。借助于此，就可以使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的導(dǎo)熱性變成為良好，就可以更為確實地提高散熱性。
此外，在上述電力組件中，理想的是上述絕緣性樹脂在未硬化狀態(tài)下，在室溫下至少含有液態(tài)的熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂和潛在性硬化劑，而且在未硬化狀態(tài)下，上述熱可塑性樹脂是熱可塑性樹脂粉末。借助于此，由于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件作為熱硬化性樹脂的硬化物已連接到發(fā)熱部件和散熱片上，故可以降低接觸熱阻。此外，還可以把散熱片固定到發(fā)熱部件上而無須復(fù)雜的固定工具。這樣的組成物，借助于通過熱處理使熱可塑性樹脂粉末吸收液態(tài)成分而膨潤，就可以在保持未硬化狀態(tài)不變地使黏度上升而非可逆地固形化。此外，還可以采用加熱的辦法進行硬化。另外，所謂室溫，通常指的是20℃。
在該情況下，在上述室溫下，液態(tài)的熱硬化性樹脂理想的是液態(tài)環(huán)氧樹脂。因為其耐熱性、電絕緣性都很好。
此外，在上述電力組件中，上述無機填充物，理想的是從Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4和AlN中選擇的至少一種填充物。因為這些無機填充物導(dǎo)熱性優(yōu)良、對于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的導(dǎo)熱率的提高特別有效。
此外，在上述電力組件中，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的導(dǎo)熱率理想的是1到10W/mK的范圍。借助于此，就可以更為確實地提高電力組件散熱性。
此外，在上述電力組件中，作為上述發(fā)熱部件可以使用至少一個半導(dǎo)體元件。
此外，在上述電力組件中，上述發(fā)熱構(gòu)件可以是高度不同的多個發(fā)熱部件。
此外，在上述電力組件中，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的相補性狀態(tài)最好通過加壓而形成。
此外，至少一個的上述半導(dǎo)體元件，理想的是在已與上述布線基板電連的面和相反的面上具備熱擴展器，而且上述熱擴展器在至少使一部分露出來的狀態(tài)下進行樹脂密封，至少上述熱擴展器的露出面與上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行粘接。借助于此，半導(dǎo)體元件的發(fā)熱就可以瞬時地傳達給熱擴展器，因而可以以良好的效率進行向上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的方向的散熱。在本發(fā)明中，所謂熱擴展器指的是熱擴散板。
此外，理想的是上述半導(dǎo)體元件是半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片面朝下地裝配到上述布線基板上，其背面則與上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件粘接。借助于此，就可以在完成來自半導(dǎo)體芯片的背面的散熱的同時，由于面朝下地進行裝配故還可以進行高密度裝配，與用金絲鍵合法進行的裝配比較，功耗降低，因而發(fā)熱量也得以降低。
此外，理想的是上述半導(dǎo)體元件是半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片面朝下地裝配到上述布線基板上，而且，半導(dǎo)體芯片的背面電極通過金屬導(dǎo)體被電連到上述布線基板上。借助于此，即便是在背面上具有電極的半導(dǎo)體芯片，也可以在完成來自半導(dǎo)體芯片的背面的散熱的的作用的同時，由于面朝下地進行裝配故還可以進行高密度裝配，與用金絲鍵合法進行的裝配比較，功耗降低，因而發(fā)熱量也得以降低。
此外，在使用上述半導(dǎo)體芯片的電力組件中，面朝下地裝配起來的上述半導(dǎo)體芯片和上述布線基板間，理想的是進行樹脂密封。借助于此，就可以提高半導(dǎo)體芯片與布線基板之間的電連的可靠性。此外，還起著增強半導(dǎo)體芯片向布線基板上邊的固定的作用。
另外，作為上述半導(dǎo)體芯片，可以使用本身為使電流在芯片的厚度方向上流動的硅半導(dǎo)體的絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)或本身為炭化硅半導(dǎo)體的單晶SiC半導(dǎo)體等。
此外，在上述電力組件中，上述散熱片理想的是鋁或銅。因為這些導(dǎo)熱性優(yōu)良。特別是銅，由于導(dǎo)熱性很好，故可以得到良好的散熱性。此外，鋁除去重量輕且可以便宜地弄到手之外，加工性也很出色，故可以把散熱片作成為復(fù)雜是形狀以增大表面面積，因而可以得到良好的散熱性。
此外，在上述電力組件中，上述散熱片理想的是用固定工具固定到上述布線基板上。借助于此，就可以更為牢固地固定用導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件至少粘接到發(fā)熱部件上的散熱片。
此外，在上述電力組件中，理想的是上述散熱片具備凹部，中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件地至少把上述發(fā)熱部件收納于上述凹部內(nèi)。借助于此，就可以把導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的配置限制于散熱片的凹部的內(nèi)部，得以容易地進行制造。
此外，在上述電力組件中，上述散熱片理想的是具備散熱風(fēng)扇。借助于此，就可以更為確實地改善散熱效率。
其次，在本發(fā)明的制造方法中，采用進行熱處理以使上述熱可塑性樹脂粉末吸收液態(tài)成分進行膨潤的辦法，就可以使未硬化狀態(tài)的上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的黏度上升以進行非可逆地固形化，變成為使上述散熱片對于上述發(fā)熱部件進行固定的狀態(tài)，其次，進行加熱使上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化。借助于此，就可以在雖然本身為使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化之前的未硬化狀態(tài)但卻已固形化的狀態(tài)下，檢查發(fā)熱部件與散熱片之間的貼緊性。
此外，也可以采用在使之緊密粘接到發(fā)熱部件上之前對已配置在散熱片上邊的未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行熱處理的辦法，使上述熱可塑性樹脂粉末吸收液態(tài)成分使之膨潤，使黏度上升，使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件相補性地變形以進行緊密粘接。進行加熱以使上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化。借助于此，即便是在未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的流動性高的情況下，歸因于熱可塑性樹脂粉末的膨潤而使黏度上升，也可以防止使發(fā)熱部件緊密粘接的工序中的流動性的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的過剩的流出。
采用在把由至少含有無機填充物、在室溫下液態(tài)的熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂粉末和潛在性硬化劑的絕緣性樹脂構(gòu)成的導(dǎo)熱性樹脂組成物作為未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件使用，配置在每一個發(fā)熱部件上邊，使之緊密粘接到散熱片上之后，進行熱處理以使上述熱可塑性樹脂粉末吸收液態(tài)成分使之膨潤的辦法，就可以使未硬化狀態(tài)的上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的黏度上升進行非可逆地固形化，變成為使上述散熱片對于上述發(fā)熱部件進行固定的狀態(tài)，其次，進行加熱使上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化。借助于此，就可以在雖然本身為使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化之前的未硬化狀態(tài)但卻已固形化的狀態(tài)下，檢查發(fā)熱部件與散熱片之間的貼緊性。
在上述電力組件的制造方法中，上述把發(fā)熱部件裝配到布線基板上邊的工序，理想的是在把半導(dǎo)體芯片面朝下地裝配好之后，向上述布線基板上邊的布線圖形與半導(dǎo)體芯片之間注入密封樹脂使之硬化的工序。借助于此，由于面朝下地裝配好的半導(dǎo)體芯片向布線基板上邊的固借助于密封樹脂而得以增強，故可以容易地進行使未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件緊密粘接到發(fā)熱部件或散熱片上的工序。
此外，在上述電力組件的制造方法中，把由上述導(dǎo)熱性樹脂組成物構(gòu)成的未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件配置在散熱片上邊的工序，理想的是涂敷上述導(dǎo)熱性樹脂組成物的膏狀物的工序。借助于此，就可以作成為高濃度地填充上無機填充物的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件，就可以作成為散熱性優(yōu)良的電力組件。此外，還可以用簡易的設(shè)備形成電力組件。
此外，在上述電力組件的制造方法中，把由上述導(dǎo)熱性樹脂組成物構(gòu)成的未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件配置到散熱片上邊的工序，理想的是把在未硬化狀態(tài)下具有可撓性的上述導(dǎo)熱性樹脂組成物的薄片狀物疊層到上述散熱片上邊的工序。借助于此，就可以制作成高濃度地填充上無機填充物的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件，可以制作成散熱性優(yōu)良的電力組件。此外，可以容易地配置在散熱片上邊。
此外，在上述電力組件的制造方法中，上述進行熱處理使熱可塑性樹脂粉末膨潤以固形化的工序，理想的是在70到130℃，更為理想的是在70到110℃的范圍內(nèi)進行。借助于此，導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件就可以保持未硬化狀態(tài)不變地促進熱可塑性樹脂粉末的膨潤。
此外，在上述電力組件的制造方法中，使上述發(fā)熱部件和導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件緊密粘接的工序和/或加熱上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件使之硬化的工序，理想的是在加上0.1MPa以上200Mpa以下的壓力的狀態(tài)下進行。借助于此，就可以確實地進行導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件向發(fā)熱部件或散熱片上的緊密粘接。再有，還可以降低會成為絕緣耐壓降低的根由的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件中的空隙。
此外，在上述電力組件的制造方法中，加熱上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件以使之硬化的工序，理想的是在130到260℃的范圍內(nèi)進行。借助于此，就可以在短時間內(nèi)使構(gòu)成導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的熱硬化性樹脂硬化。
此外，在上述電力組件的制造方法中，理想的是在加熱上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件以使之硬化的工序之前或之后，借助于固定工具把上述散熱片固定到上述布線基板上。借助于此，就可以更為牢固地固定已用導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件至少粘接到發(fā)熱部件上的散熱片。
在該情況下，使上述發(fā)熱部件與導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行緊密粘接的工序與用固定工具把上述散熱片固定到上述布線基板上的工序同時進行，也是有效的。借助于此，就可以確實地進行散熱片對發(fā)熱部件的配置，而且可以容易地制造。
此外，在上述電力組件的制造方法中，取代上述加熱導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件以使之硬化的工序，實施對上述已固形化的未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件與上述發(fā)熱部件或上述散熱片之間的緊密粘接性進行檢查的工序，和除去上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的工序，再次實施用配置上述未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的工序使上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件加熱硬化的工序，也是有效的。借助于該矯正工序，就可以以良好的成品率制造本發(fā)明的電力組件。
其次，本發(fā)明的第2個電力組件，作為制作第1個電力組件的部件是有用的。
本發(fā)明的電力組件的基本構(gòu)成是在已與布線基板電連發(fā)熱部件的背面，高濃度地填充進來的無機填充物的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件，不為部件高度的不均一所左右地均一地進行粘接，與已接連到相反的面上的上述散熱片進行熱接觸。
以下，邊參看附圖邊對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。
(實施形態(tài)1)圖1的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力組件的構(gòu)成。如圖1所示，電力組件具備使發(fā)熱部件101電連的布線基板103；中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件104地電連到發(fā)熱部件上的散熱片105，導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件在對于發(fā)熱部件的形狀和部件的高度的不整齊劃一相補性地進行了變形的狀態(tài)下粘接到發(fā)熱部件上。
導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件104是使無機填充物分散于絕緣性樹脂中構(gòu)成的層，雖然可以借助于絕緣性樹脂和無機填充物的選擇調(diào)整導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的導(dǎo)熱率、線熱膨脹系數(shù)、介電系數(shù)等，但理想的是采用使導(dǎo)熱率變成為1到10W/mK的范圍的辦法，變成為具有良好的散熱性的電力組件。在圖1中，雖然作成為中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件地?zé)徇B接到散熱片上的理想的構(gòu)成，但是，如圖2所示，也可以使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件連接到單個的發(fā)熱部件上。在圖2中，把發(fā)熱部件201和206以及非發(fā)熱部件202裝配到布線基板203上邊，發(fā)熱部件201的群和發(fā)熱部件206，中間存在著不同的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件204與一個散熱片205進行熱連。此外，在圖1中，不僅發(fā)熱部件，非發(fā)熱部件102也裝配到布線基板上邊，形成為理想的構(gòu)成，但是，也可以是這樣的構(gòu)成僅僅把圖3所示的那種發(fā)熱部件裝配到布線基板302上，并中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件303地?zé)徇B接到散熱片304上。更為理想的構(gòu)成是把發(fā)熱部件401裝配到圖4所示的布線基板403的一個主要面上后，粘接到散熱片405和導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件404上，非發(fā)熱部件402僅僅裝配在其相反的面上。因為借助于此，即便是在非發(fā)熱部件極端地怕熱的情況下，也不會因來自發(fā)熱部件的熱而損傷其功能。
這樣的構(gòu)成的電力組件，可以把發(fā)熱部件高密度地裝配在已形成了微細的布線的布線基板上邊，而且，由發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱，可以通過已粘接到發(fā)熱部件和散熱片上的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件瞬時地從散熱片散熱。再有，由于使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件相補性的進行變形來吸收裝載到基板上的發(fā)熱部件的高度的不均一或基于尺寸公差、對基板的裝配姿勢的參差不一等的部件的高度的不均一，故可以使由各個發(fā)熱部件發(fā)生的熱均一地效率良好地進行散熱而不會受部件高度的不整齊劃一左右。此外，由于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件已連接到發(fā)熱部件和散熱片上，故將變成為接觸熱阻低、散熱效率高的構(gòu)成。因此，就可以使含有發(fā)熱部件的電力電路部分和含有非發(fā)熱部件的控制電路部分變成為一體化地高密度地裝配到同一個布線基板上邊，就可以實現(xiàn)電力組件的更進一步的小型化。再有，由于上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件用其自身進行粘接，故不需要用來使之緊密粘接到發(fā)熱部件的外力，變成為不會產(chǎn)生對發(fā)熱部件的應(yīng)力的構(gòu)造。
(實施形態(tài)2)圖5的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)2的電力組件的構(gòu)成。在本實施形態(tài)2中，說明本發(fā)明的電力組件的另外一個實施形態(tài)?？梢允褂玫牟牧现灰獩]有特別說明，就是在實施形態(tài)1中所的材料，至于同一名稱的構(gòu)成構(gòu)件也具有同樣的功能。
圖5A-B，是作為發(fā)熱部件使用半導(dǎo)體元件的情況下的本發(fā)明的電力組件的理想的構(gòu)成例。作為半導(dǎo)體元件沒有什么特別限定，例如可以使用IGBT、MOS-FET、晶體管、二極管、IC、LSI等。圖5A中的半導(dǎo)體芯片(發(fā)熱部件)501是裸片，面朝下地裝配到布線基板503上，其背面與上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件504進行粘接。借助于此，就可以在完成從半導(dǎo)體芯片的背面向散熱片散熱的同時，由于面朝下地進行裝配，故可以進行高密度地裝配，與用金絲鍵合法進行的裝配比較，功耗降低，發(fā)熱量也得以降低。面朝下的裝配方式，沒什么特別限定，可以使用人所共知的種種的方法。例如，中間存在著焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┑匕言诎雽?dǎo)體芯片的表面上形成的金屬突點506和布線基板上邊的電極粘接起來的方法，或在面朝下地裝載上已形成了金屬突點的半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)下，加熱加壓或加上超聲波，使金屬突點和布線基板上邊的電極之間進行接合的方法等，是有效的。這時，理想的是用樹脂507把半導(dǎo)體芯片和布線圖形的連接部分密封起來。密封并比一定非要不可，但是，由于使得在以后的工序之間不會產(chǎn)生電連的不合格那樣地起著機械式地增強的作用，故從作業(yè)性方面來看還是進行密封為好。
此外，圖5中的面朝下地裝配上的半導(dǎo)體芯片(發(fā)熱部件)502，在背面上還連接上了金屬導(dǎo)體508，與布線基板進行電連。使用硅半導(dǎo)體或單晶SiC半導(dǎo)體的IGBT或MOS-FET等的電力半導(dǎo)體，一般地說為了應(yīng)對大電流化，雖然常常作成為電流在芯片的厚度方向上流動的構(gòu)成，但是，根據(jù)圖5A的半導(dǎo)體芯片502所示的構(gòu)成，理想的是通過金屬導(dǎo)體取出來自背面的電流。作為金屬導(dǎo)體，理想的是從銅、鋁、鎳和鐵等中選出來的至少一種金屬。因為這些金屬電導(dǎo)率高，即便是流動大電流，電阻損耗也小。特別是銅，由于不僅導(dǎo)電性優(yōu)良，還具有良好的導(dǎo)熱性，故對散熱性的改善是有效的。
此外，圖5B中的半導(dǎo)體元件(發(fā)熱部件)509，使得至少一部分露出來那樣地進行樹脂密封的狀態(tài)下把熱擴展器512設(shè)置在背面上，至少使熱擴展器的露出面與導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件504粘接起來。借助于此，由于半導(dǎo)體元件的發(fā)熱可以瞬時地傳達給熱擴展器，可以效率良好地進行向上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的方向進行的散熱，故是理想的構(gòu)成。半導(dǎo)體元件(發(fā)熱部件)510，雖然也同樣地在背面上設(shè)置有熱擴展器512，但是，也可以使用在厚度方向上流動電流的構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片，在該熱擴展器的布線基板一側(cè)形成取出電極513，作為取出來自半導(dǎo)體芯片的背面的電流的導(dǎo)體使用。半導(dǎo)體元件509和510作為表面裝配部件已被密封起來，從內(nèi)置的半導(dǎo)體芯片的電極形成面向著封裝的外部地設(shè)置取出電極。作為取出電極，沒有什么特別限定，例如，理想的是由從銅、鋁、鎳、鐵和金中選擇的至少一種金屬構(gòu)成的引線框架514或金屬球515等的金屬突點。來自在熱擴展器上形成的半導(dǎo)體芯片背面的取出電極513，既可以用與來自電極形成面的取出電極同樣材料形成，也可以采用對熱擴展器施行減徑加工的辦法朝向布線基板一側(cè)形成突起。
另一方面，半導(dǎo)體元件509和510作為表面裝配部件被封裝起來后進行裝配，但是，理想的是這樣的構(gòu)成在把在背面上設(shè)置有熱擴展器512的半導(dǎo)體芯片(發(fā)熱部件)511裝載到布線基板上之后，至少使熱擴展器512一部分露出來那樣地含有半導(dǎo)體芯片地用樹脂516把熱擴展器512和布線基板503之間密封起來。由于把半導(dǎo)體芯片與布線圖形的連接部分以及半導(dǎo)體芯片本身也進行密封，故變成為可靠性高的構(gòu)成。
作為熱擴展器，理想的是從銅、鋁、鎳和鐵中選出來的至少一種金屬，理想地說是導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性都優(yōu)良的銅。熱擴展器與導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件之間的粘接面，理想的是預(yù)先進行粗糙化處理。因為這樣粘接會變的更牢固。作為粗糙化處理方法，可以采用化學(xué)式處理方法或物理式處理方法中的任何一種方法。作為化學(xué)式處理方法，例如可以舉出把熱擴展器浸泡到氯化鐵、氯化銅等的水溶液內(nèi)進行腐蝕的方法。此外，作為物理式處理方法，例如可以舉出與壓縮空氣一起向表面上吹氧化鋁等的粉末的方法。
(實施形態(tài)3)圖6A-D的按工序分類的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)3的電力組件。在本實施形態(tài)3中，說明圖4所示的半導(dǎo)體器件的制造方法的一個例子?？梢允褂玫牟牧?，只要沒有特別說明，就是在上述各個實施形態(tài)中所述的材料，至于同一名稱的構(gòu)成構(gòu)件也具有同樣的功能。
在圖6A中，把發(fā)熱部件601裝配在布線基板603上邊。裝配方式，沒有特別限定，可以使用人所共知的種種的方法。例如對于表面裝配部件使用焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┑姆椒?，對于半?dǎo)體芯片來說使用在實施形態(tài)2中所述的那樣的面朝下的裝配方法等。另外，在圖6A-D中，半導(dǎo)體芯片與布線圖形的連接部分上的密封樹脂雖然被省略，但更為理想地說是進行了密封的構(gòu)成。在該情況下，在面朝下地裝配好半導(dǎo)體芯片后，向所希望的部位注入樹脂并使之硬化。
布線基板并不限定于圖6A所示的那種兩面布線基板，也可以是層數(shù)更多的布線基板。另外，在圖中，在布線基板的表面上形成的布線圖形已被省略。其次，在散熱片605的一個主要面上配置未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件604。導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件是至少含有無機填充物和絕緣性樹脂的導(dǎo)熱性樹脂組成物。
在圖6B中，作為未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件604把使上述的無機填充物和絕緣性樹脂進行混合研磨而構(gòu)成的導(dǎo)熱性樹脂組成物配置在散熱片605的一個主要面上。配置方法簡便而理想的是涂敷具有適度的黏度的導(dǎo)熱性樹脂組成物的膏狀物。作為涂敷方法，例如，可以采用金屬絲網(wǎng)印刷法。此外，把將導(dǎo)熱性樹脂組成物配置到脫模薄膜上邊后變成為薄片狀態(tài)的組成物疊層到散熱片上邊的方法，操作性優(yōu)良，也是理想的。作為變成為薄片的方法，也可以利用壓出成型法。
作為散熱片605，理想的是使用導(dǎo)熱性優(yōu)良的鋁板、鋼板，更為理想的是使用具備散熱風(fēng)扇的散熱片。特別是鋁，由于加工性優(yōu)良，故可以把散熱片作成為復(fù)雜的形狀以增大表面面積，因而可以得到良好的散熱狀態(tài)。此外，對于散熱片的表面，與在實施形態(tài)2中講述的熱擴展器表面的粗糙化處理同樣地預(yù)先施行表面粗糙化處理，這在與導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件之間的粘接性方面來看是理想的。
其次，在圖6C中，把已配置到散熱片605上的未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件604推押到與已裝配到布線基板603上的發(fā)熱部件601的布線基板電連的面的相反的面上，對于發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行相補性的變形以使之進行緊密粘接。為了確實地進行導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件向發(fā)熱部件或散熱片進行的緊密粘接，理想的是在加上0.1MPa以上20MPa以下的壓力的狀態(tài)下進行。
接著，采用在上邊所說的70到110℃的范圍內(nèi)對形成物進行熱處理，使熱可塑性樹脂粉末吸收含于絕緣性樹脂中的液態(tài)成分使之膨潤的辦法，使未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的黏度上升以進行非可逆地固形化，變成為對于發(fā)熱部件固定散熱片的狀態(tài)。由于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件雖然已固形化但是卻未硬化，故在該階段中，檢查導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件和發(fā)熱部件或散熱片之間的貼緊性，假如在發(fā)生了貼緊不合格的情況下，也可以簡單地除去導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件。借助于此，就可以成品率良好地制造本發(fā)明的電力組件。
此外，對之進行加熱使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化。加熱溫度，只要是在含于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件中的熱硬化性樹脂的硬化溫度以上即可，通常為130到260℃，理想地說為170到230℃。另外，該加熱理想的是也要在0.1MPa以上20MPa以下的壓力的狀態(tài)下進行。因為可以減少將成為絕緣耐壓降低的根由的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件中的空隙。對于減少空隙，在配置導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件，實施使之硬化的工序期間，或者在剛剛使上述發(fā)熱部件與導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件緊密粘接之后，使形成物暴露在減壓下，也是有效的。
另外，在本實施形態(tài)中，采用進行熱處理使熱可塑性樹脂粉末吸收液態(tài)成分使之膨潤的辦法，借助于使未硬化的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件經(jīng)過固形化階段，變成為使上邊所說的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的矯正工序變成為可能的理想的實施形態(tài)。但是，即便是從使未硬化的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件緊密粘接到發(fā)熱部件和散熱片上的狀態(tài)一氣呵成地加熱以使之硬化，也可以得到同樣的形成物。在這時，構(gòu)成導(dǎo)熱性樹脂組成物的絕緣性樹脂，即便是不含有熱可塑性樹脂也沒問題，也可以使用在室溫下至少含有液態(tài)的熱硬化性樹脂和潛在性硬化劑的組成物。
以上，在圖6C中，使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化并粘接到發(fā)熱部件和散熱片上，完成僅僅裝載上在實施形態(tài)1中說明的圖3所示的發(fā)熱部件的電力組件。
其次，在圖6D中，在布線基板603的發(fā)熱部件的裝配面的相反的面上，用人所共知的種種的方法裝配非發(fā)熱部件602。另外，只要不把非發(fā)熱部件的裝配區(qū)域限制于布線基板的發(fā)熱部件的裝配面的相反的面，就可以制作在實施形態(tài)1中說明的圖1所示的電力組件。另外，在上述實施形態(tài)中，即便是使用與發(fā)熱部件一起也預(yù)先裝配上非發(fā)熱部件的布線基板實施各個工序，也可以制作同樣的電力組件。
(實施形態(tài)4)圖7A-B的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)4的電力組件的構(gòu)成。在本實施形態(tài)4中，說明本發(fā)明的電力組件的另外一個實施形態(tài)?？梢允褂玫牟牧现灰獩]有特別說明，就是在上述各個在實施形態(tài)中所述的材料，至于同一名稱的構(gòu)成構(gòu)件也具有同樣的功能。
圖7A-B，是本發(fā)明的電力組件中的散熱片的可以得到的理想的構(gòu)成例。圖7A與圖4幾乎是同樣的構(gòu)成。把發(fā)熱部件701和非發(fā)熱部件702裝配到布線基板703上邊，發(fā)熱部件701中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件704地與散熱片705進行熱連接。但是，散熱片具備凹部，中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件地把發(fā)熱部件收納于上述凹部內(nèi)。借助于該構(gòu)成，由于可以把導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的配置限制于散熱片的凹部的內(nèi)部，故可以防止過剩的樹脂流，由于也可以充分得到緊密粘接時的加壓，故本發(fā)明的電力組件的制造將變得容易起來。另外，非發(fā)熱部件也可以收納于散熱片的凹部內(nèi)。此外，在圖7A中，雖然散熱片705和布線基板703進行接觸，但是本發(fā)明并不限定于此，也可以考慮別的構(gòu)成。例如，也可以不進行接觸，此外，還可以舉出用小螺釘?shù)鹊墓潭üぞ吖潭ㄉ崞筒季€基板進行接觸的區(qū)域的構(gòu)成等。
另外，如圖7B所示，也可以用導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件704把發(fā)熱部件701和非發(fā)熱部件702密封起來。
(實施形態(tài)5)圖8A-D的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)5的電力組件的構(gòu)成。在本實施形態(tài)5中，說明本發(fā)明的電力組件的另外一個實施形態(tài)?？梢允褂玫牟牧现灰獩]有特別說明，就是在上述各個在實施形態(tài)中所述的材料，至于同一名稱的構(gòu)成構(gòu)件也具有同樣的功能。
在圖8A中，把發(fā)熱部件801裝配到布線基板803上邊。
其次，在圖8B中，把未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件804配置在散熱片805的一個主要面上。導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件與在實施形態(tài)3中說明的構(gòu)成是同樣的，是至少含有無機填充物和絕緣性樹脂的導(dǎo)熱性樹脂組成物。構(gòu)成導(dǎo)熱性樹脂組成物的絕緣性樹脂，以在室溫下液態(tài)的熱硬化性樹脂為主要成分，至少含有熱可塑性樹脂和潛在性硬化劑，而且，在未硬化狀態(tài)中，上述熱可塑性樹脂是本身為熱可塑性樹脂粉末的組成物。
再有，在本實施形態(tài)中，借助于在該階段中在70到110℃的理想的溫度范圍內(nèi)對導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行熱處理，使熱可塑性樹脂粉末吸收含于絕緣性樹脂中的液態(tài)成分而使之膨潤的辦法，使未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的黏度上升進行非可逆性地固形化。
其次，在圖8C中，把配置在散熱片805上的雖然本身為未硬化狀態(tài)但卻已硬化了的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件推壓到已配置到布線基板803上的發(fā)熱部件電連起來的面的相反的面上，對于發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行相補性的變形以使之進行緊密粘接。為了確實地進行導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件向發(fā)熱部件或散熱片進行的緊密粘接，理想的是在加上0.1MPa以上20MPa以下的壓力的狀態(tài)下進行。在本實施形態(tài)中，采用用固定工具806把散熱片固定到布線基板上的辦法來實施該緊密粘接所需要的加壓。固定工具沒什么特別限定，例如，可以使用螺釘?shù)?。借助于該固定，在可以得到所需要的加壓的同時，還可以確實地進行散熱片對發(fā)熱部件的配置，在之后的作業(yè)中也不會產(chǎn)生偏離地得到增強，因而可以更容易地制造。
借助于熱可塑性樹脂粉末的膨潤使黏度上升實現(xiàn)固形化的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件是未硬化狀態(tài)，具有對于被推壓上的發(fā)熱部件產(chǎn)生變形那種程度的可撓性。采用在緊密粘接到發(fā)熱部件上之前對導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行熱處理以使黏度上升進行固形化的辦法，即便是在流動性高的情況下也可以防止在進行緊密粘接的工序中的過剩的樹脂流，也可以充分得到緊密粘接時的加壓。再有，由于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件雖然已固形化但卻未硬化，故在該階段中，檢查導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件與發(fā)熱部件或散熱片之間的緊密粘接性，在假定產(chǎn)生了緊密粘接不合格的情況下，也可以簡單地除去導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件。借助于此，就可以成品率良好地制造本發(fā)明的電力組件。
其次，對之加熱使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化。然后，在圖8D中，裝配非發(fā)熱部件802。
采用以上的方法，完成使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化并粘接到發(fā)熱部件或散熱片上，并用固定工具把散熱片固定到布線基板上的電力組件。另外有固定工具進行的散熱片對布線基板的固定，也可以在使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化之后進行。在該情況下借助于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件至少已粘接到發(fā)熱部件上的散熱片，用固定工具牢固地進行進行固定，變成為抗沖擊性優(yōu)良的構(gòu)成。
(實施形態(tài)6)圖9A-D的剖面圖示出了本發(fā)明的實施形態(tài)6的電力組件的構(gòu)成。在本實施形態(tài)6中，說明本發(fā)明的電力組件及其制造方法的一個實施形態(tài)。可以使用的材料只要沒有特別說明，就是在上述各個在實施形態(tài)中所述的材料，至于同一名稱的構(gòu)成構(gòu)件也具有同樣的功能。
在圖9A中，把發(fā)熱部件901裝配到布線基板903上邊。
其次，在圖9B中，把未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件904配置在每一個發(fā)熱部件上邊。導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件與在實施形態(tài)3中說明的構(gòu)成是同樣的，是至少含有無機填充物和絕緣性樹脂的導(dǎo)熱性樹脂組成物。構(gòu)成導(dǎo)熱性樹脂組成物的絕緣性樹脂，以在室溫下液態(tài)的熱硬化性樹脂為主要成分，至少含有熱可塑性樹脂和潛在性硬化劑，而且，在未硬化狀態(tài)中，上述熱可塑性樹脂是本身為熱可塑性樹脂粉末的組成物。
其次，在圖9C中，把散熱片905的一個主要面推壓到已配置在每一個發(fā)熱部件901上邊的未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件904上，對于發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行相補性的變形以使之進行緊密粘接。為了確實地進行導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件向發(fā)熱部件或散熱片進行的緊密粘接，理想的是在加上0.1MPa以上20MPa以下的壓力的狀態(tài)下進行。接著，采用在70到110℃的理想的溫度范圍內(nèi)對形成物進行熱處理，使熱可塑性樹脂粉末吸收含于絕緣性樹脂內(nèi)的液態(tài)成分，使之膨潤的辦法，使未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的黏度上升以非可逆性地固形化，變成為對于發(fā)熱部件固定散熱片的狀態(tài)。由于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件雖然已固形化但卻未硬化，故在該階段中，檢查導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件與發(fā)熱部件或散熱片之間的緊密粘接性，在假定產(chǎn)生了緊密粘接不合格的情況下，也可以簡單地除去導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件。借助于此，就可以成品率良好地制造本發(fā)明的電力組件。
其次，對之加熱使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化。另外，在本實施形態(tài)中，采用進行熱處理使熱可塑性樹脂粉末吸收液態(tài)成分使之膨潤的辦法，借助于使未硬化的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件經(jīng)過固形化階段，變成為使上邊所說的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的矯正工序變成為可能的理想的實施形態(tài)。但是，即便是從使未硬化的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件緊密粘接到發(fā)熱部件和散熱片上的狀態(tài)一氣呵成地加熱以使之硬化，也可以得到同樣的形成物。在這時，構(gòu)成導(dǎo)熱性樹脂組成物的絕緣性樹脂，即便是不含有熱可塑性樹脂也沒問題，也可以使用在室溫下至少含有液態(tài)的熱硬化性樹脂和潛在性硬化劑的組成物。
其次，在圖9D中，裝配非發(fā)熱部件902。
借助于以上所述，完成使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件硬化并粘接到發(fā)熱部件或散熱片上，并用固定工具把散熱片固定到布線基板上的電力組件。
倘采用本實施形態(tài)的電力組件的構(gòu)成和制造方法，則可以減少導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的需要量，可以低造價地制造本發(fā)明的電力組件。
上述的各個實施形態(tài)，并不是對本發(fā)明進行限定，根據(jù)本專利的權(quán)利要求的范圍還可以采用別的實施形態(tài)。
實施例以下，用實施例進一步地具體地說明本發(fā)明。
(實施例1)作為具有與圖4同樣的構(gòu)造的電力組件，按照以下的要領(lǐng)制作使驅(qū)動電路一體化的換流器組件。但是，要裝載的電子部件并不限于圖4，可以根據(jù)電路構(gòu)成，進行適宜選擇。首先，準備已形成了布線圖形的4層的FR-5型(松下電子部品社制造，商品名，使環(huán)氧樹脂含浸到玻璃纖維物內(nèi)的布線基板)。其次，在布線基板的一個面上裝配含有發(fā)熱部件的電子部件，形成電力電路部分。作為部件裝配的一個例子，例如面朝下地把半導(dǎo)體芯片裝配到布線圖形上。作為半導(dǎo)體芯片，使用電流50A規(guī)格的IGBT(松下電器產(chǎn)業(yè)社生產(chǎn))。用金電鍍法在半導(dǎo)體芯片的電極上形成直徑100微米、高度40微米的突點，然后向突點上印刷共晶焊料。把半導(dǎo)體芯片配置到布線圖形上邊，在已固定好半導(dǎo)體產(chǎn)品的狀態(tài)下，用焊料回流裝置使共晶焊料熔融，把半導(dǎo)體芯片的電極和布線圖形電連起來。然后用液態(tài)的樹脂把半導(dǎo)體芯片和布線圖形密封起來。
其次，作為散熱片，準備厚度2.0mm的鋁板，用噴砂法(研磨粉Al2O3，商品名為モランダム，昭和電工社生產(chǎn))進行粗糙化處理。把印刷導(dǎo)熱性樹脂組成物后未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件配置到該粗糙化處理面上。作為導(dǎo)熱性樹脂組成物，用3根輥子對具有以下的組成的樹脂組成物進行混合研磨，制作成黏度300Pas的黏性液體(膏)。
(1)無機填充物球狀A(yù)12O3(‘AS-40’，昭和電工社生產(chǎn)，平均粒子直徑12微米)88質(zhì)量等份(2)熱硬化性樹脂雙酚A型環(huán)氧樹脂(’ェプコ-ト828’，油化シェルェポキシ社生產(chǎn))7.5質(zhì)量等份(3)潛在性硬化劑第3胺鹽系潛在性硬化劑(‘ァミキュァPN-23’，味之素社生產(chǎn))1.0質(zhì)量等份(4)熱可塑性樹脂粉末聚甲基丙烯酸甲酯粉末3.0質(zhì)量等份(5)添加劑碳黑(東洋カ-ボン社生產(chǎn))0.3質(zhì)量等份(6)無機填充物分散劑(‘プラィサ-フ F-208’，第一工業(yè)制藥社生產(chǎn))0.2質(zhì)量等份導(dǎo)熱性樹脂組成物向散熱片上的印刷，把散熱片放置到印刷工作臺上邊，一直到與散熱片接觸的位置為止，使在所希望印刷部分上形成了開口的厚度2.5mm的不銹鋼(SUS)金屬掩模進行重疊，向金屬掩模上邊滴下導(dǎo)熱性樹脂組成物，之后采用用不銹鋼SUS板スキ-ジ，刷入到掩模開口內(nèi)的辦法實施。然后，在除去了金屬掩模后，暴露于減壓內(nèi)，除去絕緣體層中的空隙。在壓力0.5MPa的條件下把已裝配在布線基板上的發(fā)熱部件的群的背面推壓到已配置上的未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件上，對于發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件相補性地變形使之緊密粘接起來。采用使之在100℃保持5分鐘，使熱可塑性樹脂粉末吸收含于絕緣性樹脂中的液態(tài)成分使之膨潤的辦法，使未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件固形化，變成為對于發(fā)熱部件固定上散熱片的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，目視檢查在導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件和發(fā)熱部件或散熱片之間有無緊密粘接不合格部位。在已產(chǎn)生了緊密粘接不合格的情況下，就剝離除去導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件，用同樣的制造方法再次進行制作。接著，在不加壓175℃的條件下加熱該形成物60分鐘，使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件中的熱硬化性樹脂硬化，使之粘接到發(fā)熱部件和散熱片上。最后，把電子部件裝配到布線基板的電力電路的形成面的相反的面上，形成驅(qū)動電路。
從所得到的電力組件的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的發(fā)熱部件的正下邊算起的厚度，最大2mm，最小0.7mm。根據(jù)超聲波探傷裝置的觀察，確認導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件與發(fā)熱部件或散熱片之間的界面上沒有空隙。
此外，測定導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的絕緣耐壓得知得到了10KV/mm以上的絕緣耐壓。對電力組件的導(dǎo)熱性進行評價得知得到了0.84℃/W的熱阻。另外熱阻值這樣計算向半導(dǎo)體芯片供給電流，使之發(fā)熱，測定散熱片背面的溫度，根據(jù)該測定值，進行計算。
此外，作為可靠性的評價，進行了10次在最高溫度260℃10秒的回流試驗。這時，電力組件未發(fā)生外觀上的裂紋等，即便是用超聲波探傷裝置進行觀察，在導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件與發(fā)熱部件或散熱片之間的界面處也未特別發(fā)現(xiàn)剝離等的異常。
(實施例2)按照以下的要領(lǐng)制造具有與圖7同樣的構(gòu)造的電力組件。但是，作為要裝載的電力電路部分的發(fā)熱部件，選擇了在圖5(b)的從背面取出電流的構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片511上設(shè)置有熱擴展器(縱10mm×橫10mm見方，厚度2mm)的半導(dǎo)體元件。首先，對由銅構(gòu)成的熱擴展器施行鍍鎳，用焊料使其單面和半導(dǎo)體芯片的背面焊接起來。半導(dǎo)體芯片使用電流50A規(guī)格的IGBT(松下電器產(chǎn)業(yè)社生產(chǎn))。然后，用超聲波鍵合裝置，把對平均直徑2mm的球狀的銅施行了厚度1微米的鍍金的球狀電極連接到半導(dǎo)體芯片的電極上，形成金屬突點。同時，在半導(dǎo)體芯片的周圍的熱擴展器上邊，用超聲波連接尺寸大的同樣的球狀電極并使之突出出來，變成為取出電極。其次，準備已形成了布線圖形的4層的FR-5型的玻璃環(huán)氧樹脂布線基板，在布線圖形上邊使半導(dǎo)體芯片和熱擴展器的取出電極進行位置對準，用超聲波鍵合裝置把它們接合起來。然后，用液態(tài)密封樹脂把熱擴展器與布線基板之間密封起來，作成為僅僅使熱擴展器的單面露出來。
其次，作為散熱片，準備在厚度5.0mm的鋁板上設(shè)置有深度3.0mm、壁厚2.0mm的凹部的散熱片，對凹部的底面用噴砂進行粗糙化處理。把印刷導(dǎo)熱性樹脂組成物后未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件配置到該粗糙化處理面上。作為導(dǎo)熱性樹脂組成物，用3根輥子對具有以下的組成的樹脂組成物進行混合研磨后使用。
(1)無機填充物球狀A(yù)l2O3(‘AS-40’，昭和電工社生產(chǎn)，平均粒子直徑12微米)85質(zhì)量等份(2)熱硬化性樹脂雙酚F型環(huán)氧樹脂(’ェプコ-ト806’，油化シェルェポキシ社生產(chǎn))8.5質(zhì)量等份(3)潛在性硬化劑第3胺鹽系潛在性硬化劑(‘ァミキュァPN-23’，味之素社生產(chǎn))1.5質(zhì)量等份(4)熱可塑性樹脂粉末聚乙烯粉末4.5質(zhì)量等份(5)添加劑碳黑(東洋カ-ボン社生產(chǎn))0.3質(zhì)量等份(6)無機填充物分散劑(‘プラィサ-フ F-208’，第一工業(yè)制藥社生產(chǎn))0.2質(zhì)量等份用推出成型法，使混合研磨后的導(dǎo)熱性樹脂組成物，在已對表面施行了脫模處理的聚對苯二甲酸乙酯(PET)的脫模薄膜上邊形成厚度1.0mm的薄片。把該薄片狀物切割成散熱片的凹部的開口部分的形狀，以使薄片表面接連到散熱片的凹部上的形式進行疊層，僅僅剝?nèi)ッ撃１∧?，把?dǎo)熱性樹脂組成物配置到散熱片凹部的底面上。采用在100℃下保持5分鐘，使熱可塑性樹脂粉末吸收含于絕緣性樹脂內(nèi)的液態(tài)成分使之膨潤的辦法，使未硬化狀態(tài)的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件固形化。把已裝配到布線基板上的發(fā)熱部件的群的背面推壓到所配置的雖然本身為未硬化狀態(tài)但卻已固形化的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件上，形成用布線基板把散熱片的凹部蓋起來的構(gòu)成，對于發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行相補性地變形以使之進行緊密粘接。借助于此，即便是在導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的流動性高的情況下，也可以進行散熱片的凹部的位置限制，此外，采用在使發(fā)熱部件進行緊密粘接之前對導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行熱處理以使黏度上升的辦法，就可以防止使之緊密粘接到發(fā)熱部件上的工序中的過剩的樹脂流，也可以充分得到緊密粘接時的加壓。接著，在不加壓175℃的條件下加熱該形成物60分鐘，使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件中的熱硬化性樹脂硬化，使之粘接到發(fā)熱部件和散熱片上。最后，把電子部件裝配到布線基板的電力電路的形成面的相反的面上，形成驅(qū)動電路。
所得到的電力組件，根據(jù)超聲波探傷裝置的觀察，確認在導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件與發(fā)熱部件或散熱片之間的界面上沒有空隙。
此外，測定導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的絕緣耐壓得知得到了10KV/mm以上的絕緣耐壓。對電力組件的導(dǎo)熱性進行評價得知得到了0.80℃/W的熱阻。
此外，作為可靠性的評價，在進行了熱循環(huán)試驗之后，測定了絕緣耐壓，得到了10KV/mm以上的絕緣耐壓，沒有在試驗前后的劣化。熱循環(huán)試驗，采用反復(fù)1000次進行在-55℃的低溫條件下保持電力組件30分鐘之后，在125℃的高溫條件下保持30分鐘的操作的辦法實施。
在本實施例中得到的電力組件，在已電連到布線的布線基板上的發(fā)熱部件的背面一樣地粘接上了高密度地填充上無機填充物的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件而不為部件的高度的不整齊劃一所左右，可以使來自發(fā)熱部件的發(fā)熱以良好的效率向散熱片進行熱移動。此外，可以高密度地把發(fā)熱部件裝配到已形成了微細的布線的布線基板上邊，而且，由發(fā)熱部件發(fā)生的熱，可以通過已連接到發(fā)熱部件或散熱片上的導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件瞬時地從散熱片散熱。此外，由于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件相補性地進行變形，吸收了裝載到布線基板上的發(fā)熱部件的高度的不整齊劃一或尺寸公差、對布線基板的裝配姿勢的參差不一，故可以使由各個發(fā)熱部件發(fā)生的熱均一地效率良好地進行散熱而不會受部件高度的不整齊劃一左右。此外，由于導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件已粘接到發(fā)熱部件和散熱片上，故變成為接觸熱阻低，發(fā)熱效率高的構(gòu)成。因此，可以因使含有發(fā)熱部件的電路部分和含有非發(fā)熱部件的電路部分一體化而得以高密度地裝配到同一布線基板上邊，可以實現(xiàn)電力組件的進一步的小型化。再有，由于上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件用其自身進行粘接，故不需要用來使之緊密粘接到發(fā)熱部件的外力，不存在對發(fā)熱部件的應(yīng)力。因此，變成為可靠性更高的電力組件。
權(quán)利要求
1.一種中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件地把已電連到布線基板上的發(fā)熱部件和散熱片連接起來的電力組件，其特征在于上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件是含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和無機填充物(D)的硬化組成物，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件對于上述發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一在相補性狀態(tài)下粘接到上述發(fā)熱部件上，并借助于上述散熱片使由上述發(fā)熱部件發(fā)生的熱散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，對于上述熱硬化性樹脂(A)50質(zhì)量等份以上95質(zhì)量等份以下，和上述潛在性硬化劑(C)5質(zhì)量等份以上50質(zhì)量等份的合計量100質(zhì)量等份，上述熱可塑性樹脂(B)為10質(zhì)量等份以上100質(zhì)量等份以下的范圍，而且，對于熱硬化性樹脂(A)和熱可塑性樹脂(B)和潛在性硬化劑(C)的合計量5質(zhì)量等份以上30質(zhì)量等份，上述無機填充物(D)為70質(zhì)量等份以上95質(zhì)量等份以下的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述熱硬化性樹脂在室溫下是液態(tài)，而且，上述熱可塑性樹脂，在上述熱硬化性樹脂未硬化時是粉末狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力組件，上述在室溫下為液態(tài)的熱硬化性樹脂，是液態(tài)的環(huán)氧樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和無機填充物(D)的硬化性組成物，具有如下特性在70℃以上130℃不到時具有陡峻的第1黏度上升彎曲，在130℃以上具有陡峻的第2彎曲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件粘接到多個上述發(fā)熱部件上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力組件，在上述布線基板上還裝配有非發(fā)熱部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力組件，上述發(fā)熱部件裝配在上述布線基板的一個主要面上，上述非發(fā)熱部件裝配在其相反的面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述無機填充物，是從Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4和AlN中選擇的至少一種填充物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的導(dǎo)熱率在1到10W/mK的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述發(fā)熱部件是至少一個半導(dǎo)體元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力組件，至少一個的上述半導(dǎo)體元件，在已與上述布線基板電連的面相反的面上具備熱擴展器，而且上述熱擴展器在至少使一部分露出來的狀態(tài)下進行樹脂密封，至少上述熱擴展器的露出面與上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件進行粘接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力組件，上述半導(dǎo)體元件是半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片面朝下地裝配到上述布線基板上，其背面則與上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件粘接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力組件，上述半導(dǎo)體元件是半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片面朝下地裝配到上述布線基板上，而且，半導(dǎo)體芯片的背面電極通過金屬導(dǎo)體被電連到上述布線基板上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電力組件，面朝下地裝配起來的上述半導(dǎo)體芯片和上述布線基板間，進行樹脂密封。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力組件，上述半導(dǎo)體芯片，是從電流在芯片的厚度方向上流動的硅半導(dǎo)體和炭化硅半導(dǎo)體中選出來的至少一種半導(dǎo)體。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述散熱片是鋁或銅。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述散熱片用固定工具固定到上述布線基板上。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述散熱片具備凹部，至少上述發(fā)熱部件中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件地收納于上述凹部內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述散熱片具備散熱風(fēng)扇。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述發(fā)熱構(gòu)件是高度不同的多個發(fā)熱部件。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力組件，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的相補性狀態(tài)是通過加壓而形成的。
23.一種電力組件的制造方法，其特征在于具備下述工序向布線基板上邊裝配至少含有發(fā)熱部件的電子部件的工序；在散熱片與上述布線基板的發(fā)熱部件一側(cè)直接形成含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和有機填充物(D)的硬化性組成物層，把從上述散熱片和上述布線基板中選出的至少一方推壓到另一方上，使導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件對于上述發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一產(chǎn)生相補性的變形以進行緊密粘貼的工序；通過加熱使硬化性組成物層硬化形成導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件的工序。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，對于上述熱硬化性樹脂(A)50質(zhì)量等份以上95質(zhì)量等份以下，和上述潛在性硬化劑(C)5質(zhì)量等份以上50質(zhì)量等份的合計量100質(zhì)量等份，上述熱可塑性樹脂(B)為10質(zhì)量等份以上100質(zhì)量等份以下的范圍，而且，對于熱硬化性樹脂(A)和熱可塑性樹脂(B)和潛在性硬化劑(C)的合計量5質(zhì)量等份以上30質(zhì)量等份，上述無機填充物(D)為70質(zhì)量等份以上95質(zhì)量等份以下的范圍。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，上述熱硬化性樹脂在室溫下是液態(tài)，而且，上述熱可塑性樹脂，在上述熱硬化性樹脂未硬化時是粉末狀。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電力組件的制造方法，上述在室溫下為液態(tài)的熱硬化性樹脂，是液態(tài)的環(huán)氧樹脂。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，上述含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和無機填充物(D)的硬化性組成物，具有如下特性在70℃以上130℃不到時具有陡峻的第1黏度上升彎曲，在130℃以上具有陡峻的第2彎曲。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電力組件的制造方法，上述第1次黏度上升彎曲采用借助于加熱使上述熱可塑性樹脂粉末吸收上述液態(tài)成分以進行膨潤的辦法使黏度上升。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，在70℃以上130℃不到的溫度下進行固形化，在230℃以上260℃以下的溫度下進行硬化。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，把發(fā)熱部件裝配到上述布線基板上邊的工序，是在面朝下地裝配上半導(dǎo)體芯片之后，向上述布線基板上邊的布線圖形和上述半導(dǎo)體芯片之間注入密封樹脂進行硬化的工序。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，硬化性組成物是從膏狀物和薄片狀物中選出來的至少一方。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，使上述散熱片和上述布線基板進行緊密粘接的壓力，在0.1MPa以上200MPa以下。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，加熱硬化時的壓力，在0.1MPa以上200MPa以下。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電力組件的制造方法，在使上述散熱片和上述布線基板緊密粘接后，放置在減壓氣氛中。
35.一種電力組件，在半導(dǎo)體芯片的表面上具備金屬球，在其表面上具備布線基板在上述半導(dǎo)體芯片的背面整個面上緊密粘接地具備熱擴展器，從上述熱擴展器一側(cè)散熱，電流在半導(dǎo)體芯片的厚度方向上流動，具備使上述熱擴展器和上述布線基板電連的取出電極，在上述布線基板與上述熱擴展器之間的上述半導(dǎo)體芯片及其表面的金屬球和上述取出電極，進行樹脂密封。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的電力組件的制造方法，在上述熱擴展器的外側(cè)，還通過導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件連接有散熱片，上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件是含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和無機填充物(D)的硬化組成物，借助于上述散熱片使由上述發(fā)熱部件發(fā)生的熱散熱。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的電力組件，對于上述熱硬化性樹脂(A)50質(zhì)量等份以上95質(zhì)量等份以下，和上述潛在性硬化劑(C)5質(zhì)量等份以上50質(zhì)量等份以下的合計量100質(zhì)量等份，上述熱可塑性樹脂(B)為10質(zhì)量等份以上100質(zhì)量等份以下的范圍，而且，對于熱硬化性樹脂(A)和熱可塑性樹脂(B)和潛在性硬化劑(C)的合計量5質(zhì)量等份以上30質(zhì)量等份以下，上述無機填充物(D)為70質(zhì)量等份以上95質(zhì)量等份以下的范圍。
全文摘要
一種中間存在著導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件地把已電連到布線基板上的發(fā)熱部件和散熱片連接起來的電力組件,其特征在于:上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件是含有熱硬化性樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、潛在性硬化劑(C)和無機填充物(D)的硬化組成物,上述導(dǎo)熱性電絕緣構(gòu)件在對于上述發(fā)熱部件的形狀和部件高度的不整齊劃一相補性地變形后的狀態(tài)下粘接到上述發(fā)熱部件上,并借助于上述散熱片使由上述發(fā)熱部件發(fā)生的熱散熱。借助于此,提供使從電子部件發(fā)生的熱均一地效率良好地進行散熱,可以高密度裝配的電力組件及其制造方法。
文檔編號H05K3/28GK1390088SQ02121630
公開日2003年1月8日 申請日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月31日
發(fā)明者山下嘉久, 平野浩一, 中谷誠一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社