防水型電子設(shè)備以及其制造方法
【專利摘要】防水型電子設(shè)備具備：電子部件構(gòu)造體，其具備包括半導(dǎo)體元件的電子部件、以能夠進行熱傳導(dǎo)的方式設(shè)于電子部件的散熱部件、以及以使散熱部件的一面露出的方式對電子部件的周圍進行覆蓋的絕緣件；以及防水膜，其至少形成于電子部件構(gòu)造體的浸漬于制冷劑的浸漬區(qū)域的整個面。
【專利說明】
防水型電子設(shè)備以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及防水型電子設(shè)備以及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在混合動力汽車、電動汽車，搭載有作為驅(qū)動馬達的電力變換裝置的電子設(shè)備。電力變換裝置等電子設(shè)備將從電池供給的直流電變換為交流電來驅(qū)動馬達，并且，相反地將在馬達中再生成的交流電變換為直流電并蓄電于蓄電裝置。這樣的電子設(shè)備中，在殼體內(nèi)部容納有高溫發(fā)熱的半導(dǎo)體元件，從而需要浸漬于冷卻水等冷卻介質(zhì)中來進行冷卻。
[0003]作為防水型的電子設(shè)備的一個例子，公知有如下構(gòu)造:在容納有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置設(shè)置散熱片，并利用殼體主體的上壁部和殼體底板從上下進行夾持，從而將散熱片固定于殼體。該防水型的電子設(shè)備中，由半導(dǎo)體裝置的側(cè)面和殼體的內(nèi)壁規(guī)定的空間形成用于冷卻半導(dǎo)體裝置的流路，而將半導(dǎo)體裝置浸漬于制冷劑中(參照專利文獻I)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2004-119667號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]上述電子設(shè)備中，由于將設(shè)有散熱片的半導(dǎo)體裝置浸漬于流路中并利用制冷劑對其側(cè)面進行冷卻，所以能夠提高冷卻效率。但是，對內(nèi)部的半導(dǎo)體元件進行容納的殼體需要形成相對于外部密封的密封構(gòu)造，從而材料成本較高，并且組裝工時較多，進而生產(chǎn)率較低。
[0009]用于解決課題的方案
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方式，防水型電子設(shè)備具備:電子部件構(gòu)造體，其具備包括半導(dǎo)體元件的電子部件、以能夠進行熱傳導(dǎo)的方式設(shè)于電子部件的散熱部件、以及以使散熱部件的一面露出的方式對電子部件的周圍進行覆蓋的絕緣件；以及防水膜，其至少形成于電子部件構(gòu)造體的浸漬于制冷劑的浸漬區(qū)域的整個面。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第二方式，防水型電子設(shè)備的制造方法中，在引線框上搭載包括半導(dǎo)體元件的電子部件，并將半導(dǎo)體元件的電極和引線框的引線結(jié)合，在引線框，以能夠進行熱傳導(dǎo)的方式設(shè)置散熱部件，以使引線框的引線的一部分向外部伸出的方式利用絕緣件對電子部件和散熱部件進行覆蓋，從而形成電子部件構(gòu)造體，并且，在電子部件構(gòu)造體的散熱部件的外表面以及絕緣件的至少散熱部件的周圍部分形成防水膜。
[0012]發(fā)明的效果如下。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，由于在電子部件構(gòu)造體的外表面形成防水膜，所以不需要對電子部件構(gòu)造體整體進行容納的殼體，從而能夠減少材料成本，并提高生產(chǎn)率。
【附圖說明】
[0014]圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的防水型電子設(shè)備的剖視圖。
[0015]圖2是從上方觀察圖1所示的防水型電子設(shè)備的內(nèi)部剖視圖。
[0016]圖3(a)?圖3(d)是用于說明圖1的防水型電子設(shè)備的制造方法的各工序的剖視圖。
[0017]圖4(a)?圖4(e)是表示散熱部件和中間導(dǎo)熱部件的制造方法的一個例子的各工序的剖視圖。
[0018]圖5是表示形成防水膜的方法的一個例子的剖視圖。
[0019]圖6(a)、(b)是用于說明接著圖5的工序的圖，圖6(a)是剖視圖，圖6(b)是從上方觀察的俯視圖。
[0020]圖7(a)?(C)分別是散熱體結(jié)構(gòu)體的放大剖視圖。
[0021]圖8是表示本發(fā)明的實施方式2的防水型電子設(shè)備的剖視圖。
[0022]圖9是表示本發(fā)明的實施方式3的防水型電子設(shè)備的剖視圖。
[0023]圖10(a)、圖10(b)是用于說明圖9所示的防水型電子設(shè)備的制造方法的剖視圖。
[0024]圖11是表示本發(fā)明的實施方式4的防水型電子設(shè)備的剖視圖。
[0025]圖12是表示本發(fā)明的實施方式5的防水型電子設(shè)備的剖視圖。
[0026]圖13(a)?(C)是表示形成防水膜的方法的一個例子的示意剖視圖。
【具體實施方式】
[0027]--實施方式卜-
[0028]以下，參照附圖，對本發(fā)明的防水型電子設(shè)備以及其制造方法的一個實施方式進行說明。
[0029][防水型電子設(shè)備100的構(gòu)造]
[0030]圖1是作為本發(fā)明的一個實施方式的防水型電子設(shè)備的剖視圖，圖2是從上方觀察圖1所示的防水型電子設(shè)備的內(nèi)部剖視圖。
[0031]防水型電子設(shè)備100例如搭載于混合動力汽車、電動汽車，作為驅(qū)動馬達等的電力變換裝置來使用。
[0032]防水型電子設(shè)備100具備電子部件構(gòu)造體110(將在下文中進行詳細(xì)說明)、和形成于電子部件構(gòu)造體110的周側(cè)面以及底面的防水膜109。電子部件構(gòu)造體110包括:搭載在引線框102上的電子部件101;對電子部件101和引線框102的周圍進行覆蓋的由有機樹脂形成的絕緣件104;以及在一面露出的散熱部件108等部件。
[0033 ] 在電子部件構(gòu)造體110的上表面11 Oa，未形成防水膜109，而絕緣件104露出。如圖1中雙點劃金屬線所示那樣，防水型電子設(shè)備100在流通于未圖示的冷卻構(gòu)造體的冷卻流路的冷卻水等制冷劑121內(nèi)浸漬直至散熱部件108的上部，從而由制冷劑121冷卻。
[0034]電子部件構(gòu)造體110具備電子部件101、接合材料105、引線框102、絕緣部件106、中間導(dǎo)熱部件107、以及散熱部件108。
[0035]電子部件101例如由絕緣柵型晶體管(IGBT)之類的處理大電力的半導(dǎo)體元件形成。電力變換裝置等電子設(shè)備用于汽車的變頻器，從而需要處理大電力，從而電子部件101使用動作時的發(fā)熱量較大的功率用的IGBT。
[0036]電子部件101的背面通過焊錫等接合材料105而接合于引線框102。引線框102由銅、鋁或者以它們?yōu)橹饕煞值暮辖鹦纬?，具有供電子部?01搭載的裸片102a、和多個引線102b。在電子部件101的主面形成有電極(未圖示)，各電極通過由鋁、金等形成的金屬線103而結(jié)合于各引線102b。
[0037]中間導(dǎo)熱部件107例如是由鋁、銅、鎂等金屬形成的平板狀部件。絕緣部件106夾設(shè)在引線框102的裸片102a與中間導(dǎo)熱部件107之間，由陶瓷或者有機樹脂形成。
[0038]散熱部件108中，在板狀的主體108a—體地形成有矩陣狀或者鋸齒狀地排列的多個冷卻翅片108b。散熱部件108例如由含有鋁、銅、鎂等的金屬、熱傳導(dǎo)性良好的陶瓷或者金屬和無機物的混合物等形成。作為有效地形成散熱部件108的方法的一個例子，能夠應(yīng)用基于切片加工或者切塊加工的機械加工。使用將主體108a的厚度和冷卻翅片108b的厚度合計后的厚度的板材，從上下方向以及左右方向以規(guī)定間隔形成與冷卻翅片108b的厚度對應(yīng)的深度的槽，由此來形成散熱部件108。槽的加工可以使上下方向的加工與左右方向的加工正交，也可以使它們斜向交叉。也可以利用機械加工以外的方法來形成。也可以使用使主體108a與冷卻翅片108b是不同的材質(zhì)的復(fù)合材料。
[0039]絕緣件104例如由環(huán)氧樹脂、或者在環(huán)氧樹脂混合有由熱傳導(dǎo)度比二氧化硅大的材料構(gòu)成的填料的有機樹脂材料來形成。
[0040]防水膜109例如由鋁、鎳、錫、鉻等金屬、或者特氟龍(注冊商標(biāo))之類的高耐水性的樹脂來形成。包括散熱部件108的外表面，防水膜109形成于從散熱部件108露出的絕緣件104的周側(cè)面以及底面的整個面。將在下文中說明防水膜109的形成方法。
[0041 ][防水型電子設(shè)備100的制造方法]
[0042]接下來，參照圖3(a)?(d)，對防水型電子設(shè)備100的制造方法的一個實施方式進行說明。
[0043]如圖3(a)所示，在散熱部件108接合中間導(dǎo)熱部件107。接合方法能夠使用熔焊、軟釬焊、硬釬焊、摩擦攪拌接合等。也可以使散熱部件108為陶瓷，也可以使主體108a為金屬材料，并僅使冷卻翅片108b為陶瓷。
[0044]如圖3(b)所示，在中間導(dǎo)熱部件107上接合絕緣部件106，從而形成一體地接合有散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107、絕緣部件106的散熱體結(jié)構(gòu)體230。
[0045]在由樹脂形成絕緣部件106的情況下，期望是具有高導(dǎo)熱性的樹脂。在中間導(dǎo)熱部件107上搭載完全固化前的具有粘著性的樹脂之后使之固化。
[0046]在由陶瓷形成絕緣部件106的情況下，通過熔焊、軟釬焊、摩擦攪拌接合等進行接合，或者在與中間導(dǎo)熱部件107之間夾設(shè)高熱傳導(dǎo)性樹脂來進行接合。
[0047]如圖3(c)所示，在散熱體結(jié)構(gòu)體230的絕緣部件106接合引線框102。
[0048]接合方法能夠利用與接合中間導(dǎo)熱部件107和絕緣部件106的情況相同的方法。
[0049]如圖3(d)所示，利用接合材料105對電子部件101的背面進行芯片結(jié)合(夕''彳求V夕'')。作為接合材料105，期望使用焊錫的軟釬焊的方法，但也可以使用其它的方法。接下來，通過金屬線結(jié)合，并利用金屬線103將電子部件101、即半導(dǎo)體元件的電極(未圖示)和引線框102的引線102b連接。由此，形成圖3 (d)所示的中間構(gòu)造體220。
[0050]以使散熱部件108的至少各冷卻翅片108b露出的方式利用絕緣件104密封圖3(d)的狀態(tài)下的中間構(gòu)造體220，從而形成圖1所示的電子部件構(gòu)造體110。優(yōu)選使用環(huán)氧類樹脂等作為絕緣件104，并通過模制成形來形成電子部件構(gòu)造體110的方法。
[0051]而且，在電子部件構(gòu)造體110的外表面形成防水膜109。防水膜109形成于散熱部件108的外表面以及絕緣件104的表面。但是，防水膜109未形成于電子部件構(gòu)造體110的上表面110a，并在該部分中以使絕緣件104露出的方式形成。由此，制成圖1所示的防水型電子設(shè)備 100
[0052]作為防水膜109的材料，如上所述能夠使用特氟龍(注冊商標(biāo))、金屬。特氟龍(注冊商標(biāo))在廉價的方面有優(yōu)點，金屬在熱傳導(dǎo)性以及耐久性方面比特氟龍(注冊商標(biāo))優(yōu)異。
[0053]在防水膜109使用金屬材料的情況下，在耐腐蝕性的方面，優(yōu)選相比氫而離子化傾向較小的材料。另一方面，若是在表面形成致密的氧化膜的材料，則能夠防止防水膜109本身的腐蝕，從而能夠使用作為這樣的材料的鋁、鎳、錫、鉻等。
[0054]防水膜109的形成方法能夠使用濺射、蒸鍍、非電解鍍層、冷噴涂、熱噴涂、氣溶膠沉淀法、或者組合有基于上述任一種方法的供電用薄膜形成和電鍍的方法。其中，組合有冷噴涂或者供電用薄膜形成和電鍍的方法在能夠有效率地形成厚膜方面優(yōu)選。
[0055]在使用組合有供電用薄膜形成和電鍍的方法的情況下，作為供電用薄膜形成法，除上述以外，還能夠使用導(dǎo)電性聚合物成膜。若考慮粘合性、成本、對絕緣件104的損傷等，則優(yōu)選非電解鍍層、氣溶膠沉淀法以及導(dǎo)電性聚合物成膜。作為通過電鍍在供電用薄膜上形成厚膜的情況下的金屬材料，能夠使用銅、鎳、錫、鋅或者包含它們中一種以上的合金。其中，鎳在耐腐蝕性的方面優(yōu)異，銅在熱傳導(dǎo)性的方面優(yōu)異。
[0056][防水型電子設(shè)備1O的其它的制造方法]
[0057]參照圖4(a)?圖4(e)，對防水型電子設(shè)備100的其它的制造方法的一個例子進行說明。以下說明的制造方法尤其不經(jīng)過特別的接合工序就能夠一體化地形成絕緣部件106、中間導(dǎo)熱部件107、以及散熱部件108，具有非常有效率的特征。
[0058](I)參照圖 4(a):
[0059]準(zhǔn)備形成有比散熱部件108的厚度和中間導(dǎo)熱部件107的厚度的合計更深的空腔201的模具200。模具200具有在以下的工序中說明的中間導(dǎo)熱部件107的熔融溫度以上的高熔點溫度，并且，需要是能夠與凝固的中間導(dǎo)熱部件107分離的材料。例如，能夠舉出氧化鋁等陶瓷材料。
[0060]在模具200的空腔201，以比散熱部件108的厚度(包括冷卻翅片108b的厚度在內(nèi))稍薄的方式容納之后成為散熱部件108的高熱傳導(dǎo)性材料208。高熱傳導(dǎo)性材料208是粉末狀的材料，例如使用氧化鎂、二氧化硅、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳粉末等與通常的塊狀狀態(tài)的金屬相比高熱傳導(dǎo)性的粉末。其中，碳粉末在成本方面以及加工容易性方面優(yōu)異，從而優(yōu)選。需要加工容易性的理由將在下文中進行說明。而且，以遠(yuǎn)離高熱傳導(dǎo)性材料208的上表面208a的方式配置絕緣部件106。高熱傳導(dǎo)性材料208的上表面208a與絕緣部件106之間的間隔對應(yīng)于中間導(dǎo)熱部件107的厚度。
[0061](2)參照圖 4(b):
[0062]向高熱傳導(dǎo)性材料208與絕緣部件106之間注入之后成為中間導(dǎo)熱部件107的熔融的低熔點金屬材料207。低熔點金屬材料207是與高熱傳導(dǎo)性材料208相比熔點低的金屬材料。低熔點金屬材料207的注入在低熔點金屬材料207到達絕緣部件106的下表面的時刻結(jié)束。
[0063]通過注入熔融的低熔點金屬材料207，從而高熱傳導(dǎo)性材料208成為混合有低熔點金屬材料207的高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209(參照圖4(c))。并且，絕緣部件106附近的表面?zhèn)鹊牡腿埸c金屬材料207成為對高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209和絕緣部件106進行接合的中間導(dǎo)熱部件107(參照圖4(c))，從而構(gòu)成一體化有高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209、中間導(dǎo)熱部件107以及絕緣部件106的加工前散熱體結(jié)構(gòu)體240。
[0064](3)參照圖 4(c):
[0065]從模具200取出一體化有高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209、中間導(dǎo)熱部件107以及絕緣部件106的加工前散熱體結(jié)構(gòu)體240。
[0066](4)參照圖 4(d):
[0067]與實施方式I的情況相同，在加工前散熱體結(jié)構(gòu)體240的絕緣部件106接合引線框102，并利用接合材料105對電子部件101的背面進行芯片結(jié)合。并且，通過金屬線結(jié)合，并利用金屬線103將電子部件101的電極(未圖示)和引線框102的引線102b連接，從而形成中間構(gòu)造體220A。
[0068]而且，以使高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209露出的方式利用絕緣件104對中間構(gòu)造體220A進行密封。在這種情況下，也優(yōu)選使用環(huán)氧類樹脂等作為絕緣件104，并通過模制成形來進行。
[0069](5)參照圖 4(e):
[0070]對高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209進行機械加工而形成多個冷卻翅片108b。由此，高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209成為具有多個冷卻翅片108b的散熱部件108。此時，若高熱傳導(dǎo)性材料208由加工性容易的材料形成，則能夠提高形成多個冷卻翅片108b時的加工的效率性。由此，形成與實施方式I相同的電子部件構(gòu)造體110。
[0071](6)之后與實施方式I相同，在電子部件構(gòu)造體110的外表面形成防水膜109。由此，得到圖1所示的防水型電子設(shè)備100。
[0072]根據(jù)該方法，能夠使用氧化鎂、二氧化硅、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳粉末等高熱傳導(dǎo)性材料，從而能夠增大散熱部件108的散熱性。
[0073]上文中舉例表示了如下方法:預(yù)先在模具200內(nèi)放入高熱傳導(dǎo)性材料208，之后注入低熔點金屬材料207，而形成高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209。但是，也可以預(yù)先形成由混合有高熱傳導(dǎo)性材料和低熔點金屬材料的材料形成的高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209，并將該高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209放入模具200內(nèi)。
[0074]并且，上文中舉例表示了如下方法:在形成中間構(gòu)造體220A之后，通過機械加工來形成散熱部件108的冷卻翅片108b。但是，也可以預(yù)先在模具200的空腔201形成與多個冷卻翅片108b對應(yīng)的突起，并放入高熱傳導(dǎo)性材料208。通過注入低熔點金屬材料207，來在模具200的空腔201內(nèi)形成具有多個冷卻翅片108b的散熱部件108，從而與之后加工高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209來形成冷卻翅片108b的方法相比更有效率。
[0075][防水膜109的其它的形成方法]
[0076]實施方式I中，舉例表示了未在電子部件構(gòu)造體110的上表面IlOa整個面實施防水膜109的構(gòu)造。但是，也可以在電子部件構(gòu)造體110的上表面110a，形成防水膜109直至引線102b的周緣附近而擴大防水區(qū)域，從而成為進一步提高耐水性的構(gòu)造。
[0077]參照圖5以及圖6(a)、圖6(b)，對該方法進行說明。
[0078]如圖5所示，利用保護層111對電子部件構(gòu)造體110的各引線102b的從絕緣件104突出的部分進行覆蓋。該狀態(tài)下，在電子部件構(gòu)造體110的絕緣件104的表面整個面形成防水膜109。防水膜109的形成方法如上述。
[0079]在形成防水膜109后，剝離保護層111。該狀態(tài)在圖6(a)的剖視圖、圖6(a)的從上方觀察的圖6(b)的俯視圖中示出。
[0080]防水膜109也形成于電子部件構(gòu)造體110的上表面110a，但并未形成于各引線102b的周緣部，從而不與各引線102b接觸。如圖1所示，防水型電子設(shè)備100在電子部件構(gòu)造體110的上表面11 Oa未浸漬于制冷劑121的狀態(tài)下使用。但是，有時因在各引線102b的周緣部附著污垢而引起絕緣不良。因此，在采用上述構(gòu)造的情況下，為了防止因污垢附著而引起各引線102b的短路，需要在上表面IlOa中設(shè)定未形成防水膜109的周緣部。
[0081]此外，為了提高各引線102b與絕緣件104的邊界部分的強度，也可以利用樹脂等對各引線102b的周圍進行加強。由此，也能夠防止上述的因污垢附著而引起的絕緣不良。
[0082][散熱體結(jié)構(gòu)體230的變形例]
[0083]圖7(a)?圖7(c)是散熱體結(jié)構(gòu)體的放大剖視圖。
[0084]圖7(a)是圖3所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230的放大剖視圖。
[0085]散熱體結(jié)構(gòu)體230通過一體地接合散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107以及絕緣部件106而形成。絕緣部件106具有比散熱部件108以及中間導(dǎo)熱部件107的面積小的面積。
[0086]圖7(a)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230中，俯視情況下，散熱部件108和中間導(dǎo)熱部件107成為同一形狀、同一尺寸，區(qū)域A中，散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107、絕緣件104以及防水膜109這四個部件交雜。在材質(zhì)不同的多個部件交雜的位置處，有產(chǎn)生應(yīng)力集中的可能性。
[0087]圖7(b)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230A具有中間導(dǎo)熱部件107A的外形比散熱部件108大的構(gòu)造。該構(gòu)造中，在區(qū)域A中，絕緣件104不交雜，而散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107A以及防水膜109這三個部件交雜。圖7(b)的構(gòu)造中，相比圖7(a)的構(gòu)造，能夠與交雜的部件較少的量相應(yīng)地緩和區(qū)域A中的應(yīng)力集中。
[0088]圖7(c)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230B具有與圖7 (a)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230相同的構(gòu)造，區(qū)域A中，四個部件交雜。但是，散熱體結(jié)構(gòu)體230B中，散熱部件108和中間導(dǎo)熱部件107A由相同的材料形成。即，散熱體結(jié)構(gòu)體2 3 O B中，區(qū)域A中交雜的不同種類的材料是三種。因此，相比區(qū)域A中四個不同種類的材料交雜的構(gòu)造，能夠相應(yīng)地緩和應(yīng)力集中。
[0089]根據(jù)上述一個實施方式，起到下述的效果。
[0090](I)實施方式的電子部件構(gòu)造體110具備:對作為半導(dǎo)體元件的電子部件101的一面?zhèn)冗M行覆蓋的絕緣件104;以及在電子部件101的另一面?zhèn)仍O(shè)置的散熱部件108。在散熱部件108和絕緣件104的表面且在浸漬于制冷劑121的區(qū)域設(shè)置防水膜109，而使之具有防水性。因此，不需要容納電子部件構(gòu)造體110整體的金屬制殼體，從而能夠減少材料成本，并提高生產(chǎn)率。
[0091](2)通過接合而一體化散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107以及絕緣部件106，從而形成散熱體結(jié)構(gòu)體230。在散熱體結(jié)構(gòu)體230的絕緣部件106接合引線框102，利用接合材料105在引線框102上接合電子部件101，并利用金屬線103結(jié)合電子部件101的電極和引線框102的引線102b，從而形成中間構(gòu)造體220。由于中間構(gòu)造體220具有像這樣簡化了的構(gòu)造，所以組裝作業(yè)容易，并且生產(chǎn)率良好。
[0092 ] (3)電子部件構(gòu)造體110是僅利用絕緣件104密封中間構(gòu)造體220的一次密封體，不需要進行二次密封，由此也提高生產(chǎn)率。
[0093](4)是利用防水膜109對散熱部件108的冷卻翅片108b的外表面和絕緣件104的表面進行覆蓋的構(gòu)造，在浸漬于制冷劑121的浸漬區(qū)域不存在防水膜109的接縫，從而能夠使之具有尚耐壓性。
[0094](5)如圖7(b)所示，通過設(shè)為中間導(dǎo)熱部件107A的面積比散熱部件108大的構(gòu)造的散熱體結(jié)構(gòu)體230A，從而相比散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107、絕緣件104以及防水膜109這四個部件交雜的構(gòu)造的散熱體結(jié)構(gòu)體230，能夠緩和應(yīng)力集中。
[0095](6)如圖7(c)所示，通過設(shè)為散熱部件108和中間導(dǎo)熱部件107由相同的材料形成的構(gòu)造的散熱體結(jié)構(gòu)體230B，從而在散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107、絕緣件104以及防水膜109這四個部件交雜的構(gòu)造中，相比由不同種類的材料形成的情況也能夠緩和應(yīng)力集中。
[0096](7)如圖4所示，通過在模具200內(nèi)放入粉末狀的高熱傳導(dǎo)性材料208，并向高熱傳導(dǎo)性材料208與絕緣部件106之間的縫隙注入低熔點金屬材料207，而形成具有高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209的散熱體結(jié)構(gòu)體，從而能夠得到導(dǎo)熱性較大的散熱部件108。并且，能夠?qū)崿F(xiàn)接合高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料209、中間導(dǎo)熱部件107以及絕緣部件106的作業(yè)的效率化。
[0097](8)也能夠采用如圖5以及圖6所示地在電子部件構(gòu)造體110的上表面IlOa形成防水膜109直至引線102b的周緣附近而擴大防水區(qū)域的構(gòu)造。該情況下，通過利用樹脂等對各引線102b的周圍進行加強，能夠防止在各引線102b的周緣部附著污垢而產(chǎn)生的絕緣不良。
[0098]—實施方式2—
[0099]圖8是本發(fā)明的實施方式2的防水型電子設(shè)備100A的剖視圖。
[0100]實施方式2的防水型電子設(shè)備100A在其上下的端部向制冷劑121所流動的冷卻流路的外側(cè)突出的狀態(tài)下、換言之在僅防水型電子設(shè)備10A的中央?yún)^(qū)域浸漬于制冷劑121的狀態(tài)下使用。
[0101]電子部件構(gòu)造體IlOA的上表面IlOa以及下表面IlOb配置于制冷劑121所流動的冷卻流路的外側(cè)，未在該上表面110a、下表面I 1b形成防水膜109，從而絕緣件104A露出。也就是說，防水型電子設(shè)備100A中，防水膜109形成于除上表面IlOa以及下表面IlOb之外的周側(cè)面的整個面。引線框102A具有從中央部的裸片102a向上下兩個方向伸出的引線102b。向上下兩個方向伸出的引線102b分別利用金屬線103而結(jié)合于電子部件1I的電極，前端側(cè)向絕緣件104A的外側(cè)伸出。
[0102]防水型電子設(shè)備100A的其它結(jié)構(gòu)與實施方式I相同，對對應(yīng)的部件標(biāo)注相同的符號并省略說明。
[0103]此外，實施方式2中，也可以如圖6所示，在電子部件構(gòu)造體IlOA的上表面IlOa以及/或者下表面110b，以不與各引線102b接觸的方式形成防水膜109。
[0104]并且，也能夠應(yīng)用圖4(a)?圖4(c)所示的形成加工前散熱體結(jié)構(gòu)體240的構(gòu)造以及制造方法。另外，也能夠采用圖7(b)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230A或者圖7(c)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230B的構(gòu)造。
[0105]因而，實施方式2中也起到與實施方式I相同的效果。
[0106]—實施方式3—
[0107]圖9是本發(fā)明的實施方式3的防水型電子設(shè)備100B的剖視圖。
[0108]實施方式3的防水型電子設(shè)備100B在電子部件構(gòu)造體IlOB的絕緣件104B形成為與散熱部件108的冷卻翅片108b的上表面(圖9中左側(cè)的面)成為一個面的厚度這方面與實施方式I的防水型電子設(shè)備100不同。
[0109]S卩，如圖9所示，防水型電子設(shè)備100B中，電子部件101的主面?zhèn)?、即防水型電子設(shè)備100B的右側(cè)面與電子部件101的主面之間的距離和實施方式I的防水型電子設(shè)備100相同。但是，其相反側(cè)的側(cè)面、即防水型電子設(shè)備100B的左側(cè)面與電子部件101的主面之間的距離比實施方式I的防水型電子設(shè)備100長。即，防水型電子設(shè)備100B的左側(cè)面形成于與散熱部件108的冷卻翅片108b的上表面成為一個面的位置。因此，防水型電子設(shè)備100B比防水型電子設(shè)備100厚與冷卻翅片108b的高度大小相應(yīng)的量。
[0110]因此，實施方式3的防水型電子設(shè)備100B相比實施方式I的防水型電子設(shè)備100以及實施方式2的防水型電子設(shè)備100A能夠增大強度，從而適用于需要輕薄化的情況。
[0111]圖10(a)、圖10(b)是用于說明實施方式3的防水型電子設(shè)備100B的制造方法的剖視圖。
[0112]通過圖4(a)?圖4(c)所示的方法，來形成加工前散熱體結(jié)構(gòu)體240，在加工前散熱體結(jié)構(gòu)體240接合引線框102，并利用接合材料105結(jié)合電子部件101。并且，通過金屬線結(jié)合，并利用金屬線103將電子部件101的電極(未圖示)和引線框102的引線102b連接，從而形成中間構(gòu)造體220A。上文中，作為形成加工前散熱體結(jié)構(gòu)體240的方法，也可以使用依照實施方式I的方法的方法。即，通過熔焊、軟釬焊、硬釬焊、摩擦攪拌接合等在未形成冷卻翅片108b的板狀冷卻部件接合中間導(dǎo)熱部件107，并在中間導(dǎo)熱部件107上搭載未固化的絕緣部件106之后使之固化。
[0113]而且，通過模制成形等，以使引線框102的各引線102b的前端側(cè)露出的方式利用絕緣件104B對中間構(gòu)造體220A進行覆蓋。此時，絕緣件104B在散熱部件108側(cè)，形成為與冷卻翅片108b的上表面成為一個面。圖10(a)中表示利用絕緣件104B密封中間構(gòu)造體220A而形成了電子部件構(gòu)造體I1B的狀態(tài)。
[0114]在形成電子部件構(gòu)造體IlOB之后，對散熱部件108實施切片加工或者切塊加工等機械加工，而形成多個冷卻翅片108b。由于在利用絕緣件104B密封中間構(gòu)造體220A之后形成冷卻翅片108b，所以在利用絕緣件104B密封電子部件構(gòu)造體I1B時，能夠防止絕緣件104B在各冷卻翅片108b之間流動。
[0115]之后，依照實施方式I所記載的方法，在電子部件構(gòu)造體IlOB的外表面形成防水膜109。
[0116]防水型電子設(shè)備100B的其它結(jié)構(gòu)與實施方式I相同，對對應(yīng)的部件標(biāo)注相同的符號并省略說明。
[0117]實施方式3中，也可以如圖6所示，在電子部件構(gòu)造體IlOB的上表面110a，以不與各弓I線102b接觸的方式形成防水膜109。
[0118]并且，也能夠采用圖7(b)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230A或者圖7(c)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230B的構(gòu)造。
[0119]因而，實施方式3中也起到與實施方式I相同的效果。
[0120]除此之外，利用絕緣件104B能夠?qū)崿F(xiàn)強度的提高。
[0121]一實施方式4—
[0122]圖11是本發(fā)明的實施方式4的防水型電子設(shè)備100C的剖視圖。
[0123]實施方式4的防水型電子設(shè)備100C在中間構(gòu)造體220的相反側(cè)的側(cè)面也具備散熱體結(jié)構(gòu)體(對置散熱體結(jié)構(gòu)體)230，這一方面與實施方式I不同。以下，以該不同的方面為主對防水型電子設(shè)備100C進行說明。
[0124]如已在實施方式I中說明的那樣，電子部件101的背面利用接合材料105而與引線框102的裸片102a芯片結(jié)合，主面?zhèn)鹊奈磮D示的電極利用金屬線103而結(jié)合于各引線102b。引線框102與一體地接合散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107以及絕緣部件106而構(gòu)成的散熱體結(jié)構(gòu)體230接合。
[0125]設(shè)于電子部件101的主面的未圖示的電極沿電子部件101的周緣部排列，在中央部接合有中間導(dǎo)熱體116的一面。中間導(dǎo)熱體116由銅、鋁等高導(dǎo)熱性金屬、或者氧化鋁等的陶瓷形成。中間導(dǎo)熱體116的另一面與一體地接合散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107以及絕緣部件106而構(gòu)成的散熱體結(jié)構(gòu)體230接合。
[0126]配置于相對置的側(cè)面的一對散熱體結(jié)構(gòu)體230具有基本上相同的構(gòu)造，散熱部件108、中間導(dǎo)熱部件107以及絕緣部件106是相同的結(jié)構(gòu)。但是，若是確保了電子部件1I的主面?zhèn)鹊慕^緣的構(gòu)造，則設(shè)于電子部件101的主面?zhèn)鹊纳狍w結(jié)構(gòu)體230也可以是不具有絕緣部件106的構(gòu)造。并且，也可以適當(dāng)?shù)厥箻?gòu)成一對散熱體結(jié)構(gòu)體230的各部件的面積以及/或者形狀不同。
[0127]實施方式4的防水型電子設(shè)備100C中，在外觀大致為長方體的電子部件構(gòu)造體IlOC的對置的一對面，露出一對散熱體結(jié)構(gòu)體230各自的散熱部件108，并在其它四個面露出絕緣件104C。與上述實施方式I相同地在電子部件構(gòu)造體IlOC的周側(cè)面以及底面形成防水膜109，由此形成防水型電子設(shè)備100C。
[0128]防水型電子設(shè)備100C的其它結(jié)構(gòu)與實施方式I相同，對對應(yīng)的部件標(biāo)注相同的符號并省略說明。
[0129]此外，實施方式4中，也可以與實施方式I相同，在電子部件構(gòu)造體IlOC的上表面11 Oa，也以不與各引線102b接觸的方式形成防水膜109。
[0130]并且，也能夠應(yīng)用圖4(a)?圖4(c)所示的形成加工前散熱體結(jié)構(gòu)體240的構(gòu)造以及制造方法。另外，也能夠采用圖7(a)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230A或者圖7(b)所示的散熱體結(jié)構(gòu)體230B的構(gòu)造。
[0131]因而，實施方式4中也起到與實施方式I相同的效果。
[0132]—實施方式5—
[0133]圖12是本發(fā)明的實施方式5的防水型電子設(shè)備100D的剖視圖。
[0134]實施方式5的防水型電子設(shè)備100D是不具備散熱部件108的構(gòu)造，這一方面與實施方式I?4的防水型電子設(shè)備100、100A?100C不同。
[0135]S卩，防水型電子設(shè)備100D中，電子部件構(gòu)造體IlOD具有如下構(gòu)造:在接合于中間導(dǎo)熱部件107的絕緣部件106上接合有引線框102，并在引線框102上芯片結(jié)合有電子部件101。電子部件構(gòu)造體IlOD通過覆蓋電子部件101的周圍的絕緣件104而大致成為長方體形狀，在電子部件構(gòu)造體IlOD的除上表面IlOa之外的表面整個面形成有防水膜109。也可以以不與各引線102b接觸的方式在電子部件構(gòu)造體IlOD的上表面IlOa形成防水膜109。
[0136]實施方式5的防水型電子設(shè)備100D中，中間導(dǎo)熱部件107具有其它的實施方式的散熱部件108的功能，此處，為了表示與其它的實施方式的相關(guān)性而作為中間導(dǎo)熱部件107，但實際上是由制冷劑121直接冷卻的表面散熱部件。中間導(dǎo)熱部件107、即表面散熱部件的面積也可以與冷卻翅片108b的合計表面積相同，或者成為冷卻翅片108b的合計表面積以上。
[0137]防水型電子設(shè)備100D的其它結(jié)構(gòu)與實施方式I相同，對對應(yīng)的部件標(biāo)注相同的符號并省略說明。
[0138]實施方式5中，也不具有容納電子部件構(gòu)造體IlOD整體的金屬制殼體，從而能夠減少材料成本，并提高生產(chǎn)率。
[0139]尤其是，實施方式5的防水型電子設(shè)備100D不具備散熱部件108，是更加簡化了的構(gòu)造，從而能夠更進一步減少材料成本、并提尚生廣率。
[0140][防水膜109的形成方法]
[0141]防水膜109的形成方法如上述那樣，但在此再次參照圖13(a)進行說明。
[0142]在絕緣件104的一面，通過濺射、蒸鍍、非電解鍍層、冷噴涂、熱噴涂、氣溶膠沉淀法、或者導(dǎo)電性聚合物成膜的上述任一種方法來形成供電用薄膜109a。例如使用銅、鎳、錫、鋅或者包含它們中一種以上的合金，并通過電鍍在供電用薄膜109a上形成厚膜10%。
[0143]這樣，能夠組合供電用薄膜形成和厚膜形成來形成防水膜109。
[0144]但是，在利用上述的方法形成防水膜109的情況下，有在厚膜10%的表面產(chǎn)生針孔等鍍層缺陷的可能性。針孔等鍍層缺陷使耐腐蝕性降低。
[0145]參照圖13(b)、圖13(c)，對消除鍍層缺陷、耐腐蝕性良好且可靠性高的鍍層方法進行說明。
[0146]通過上述的方法在絕緣件104的一面形成供電用薄膜109a。通過使用了氨基磺酸溶液的電鍍鎳，在供電用薄膜109a上形成厚膜109b(第一電鍍工序)。在使用了氨基磺酸溶液的電鍍鎳中，可知沉積膜的內(nèi)部應(yīng)力變小。但是，該電鍍中，如圖13(b)所示，有產(chǎn)生針孔124等鍍層缺陷的可能性。
[0147]通過使用了瓦特溶液的電鍍鎳而在厚膜109b上形成上部覆膜109c(第二電鍍工序)。使用了瓦特溶液的電鍍鎳的沉積膜的結(jié)晶致密，耐腐蝕性較高。并且，通過放入光澤材料，來填埋針孔124等鍍層缺陷部，從而有使表面平滑化的整平效果。
[0148]由此，如圖13(c)所示，形成在厚膜109b上形成有表面平坦的上部覆膜109c的耐腐蝕性較高的防水膜109。
[0149]當(dāng)在厚膜109b上形成上部覆膜109c時，若將厚膜109b暴露于大氣，則在厚膜109b的表面形成氧化膜。氧化膜在形成上部覆膜109c時妨礙鍍層進展。因此，優(yōu)選在形成厚膜109b之后，不使厚膜109b的表面干燥，而在該狀態(tài)下進行搬運，從而形成上部覆膜109c。
[0150]在上部覆膜109c的形成過程中，在覆膜的沉積不好的情況下，也可以在厚膜109b的表面上形成供電用薄膜，并在該供電用薄膜上形成上部覆膜109c。
[0151]并且，在形成電鍍鎳膜時，也可以共同沉積提高耐腐蝕性的金屬微粉末、例如Cr、Mo、W、Ti 等。
[0152]如上所述，根據(jù)上述各實施方式，具備如下構(gòu)造:以使散熱部件108(或者中間導(dǎo)熱部件107)的表面向外部露出的方式利用絕緣件104進行密封，并利用防水膜109對該絕緣件104浸漬于制冷劑的區(qū)域、即絕緣件104與制冷劑接觸的區(qū)域進行覆蓋。
[0153]這樣，各實施方式中的防水型電子設(shè)備100、100A?100D不具備用于容納電子部件構(gòu)造體110、IlOA?IlOD的金屬制殼體，并且，電子部件構(gòu)造體110、IlOA?IlOD的構(gòu)造也簡單。
[0154]因此，起到減少材料成本、并提高生產(chǎn)率的效果。
[0155]此外，上述各實施方式中，舉例表示了在電子部件構(gòu)造體110、110A?IlOD的除上表面IlOa之外的整個表面形成有防水膜109的構(gòu)造。但是，防水膜109設(shè)于電子部件構(gòu)造體的表面中的至少浸漬于制冷劑121的區(qū)域即可，也可以是在除浸漬于制冷劑121的上述區(qū)域以外的表面不形成防水膜109的構(gòu)造。
[0156]并且，電子部件101不僅包括半導(dǎo)體元件，還可以包括被動部件、檢測溫度、流量、壓力等物理量的傳感器等。
[0157]并且，也可以組合上述各實施方式的各部分，或在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進行變形?？傊?，構(gòu)成在電子部件以能夠進行熱傳導(dǎo)的方式接合散熱部件、并以使該散熱部件的一面露出的方式利用絕緣件密封了電子部件的電子部件構(gòu)造體，并在該電子部件構(gòu)造體的至少浸漬于制冷劑的浸漬區(qū)域形成防水膜即可。
[0158]如下的優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)申請的公開內(nèi)容在此作為引用而被援引。
[0159]日本專利申請2014年第33952號(于2014年2月25日申請)
[0160]符號的說明
[0161]100、100A?100D—防水型電子設(shè)備，101—電子部件，102、102A—引線框，102a—裸片，102b—引線，103—金屬線，104、104A、104B、104C—絕緣件，105—接合材料，106—絕緣部件，107、107A—中間導(dǎo)熱部件，108—散熱部件，108b—冷卻翅片，109—防水膜，109a—供電用薄膜，109b—厚膜，109c—上部覆膜，110、IlOA?IlOD—電子部件構(gòu)造體，IlOa—上表面，I 1b—下表面，116—中間導(dǎo)熱體，121—制冷劑，207—低熔點金屬材料，208—高熱傳導(dǎo)性材料，209—高熱傳導(dǎo)性/低熔點金屬混合材料，220、220A —中間構(gòu)造體，230、230A、230B—散熱體結(jié)構(gòu)體，240—加工前散熱體結(jié)構(gòu)體。
【主權(quán)項】
1.一種防水型電子設(shè)備，其特征在于，具備: 電子部件構(gòu)造體，其具備包括半導(dǎo)體元件的電子部件、以能夠進行熱傳導(dǎo)的方式設(shè)于上述電子部件的散熱部件、以及以使上述散熱部件的一面露出的方式對上述電子部件的周圍進行覆蓋的絕緣件；以及 防水膜，其至少形成于上述電子部件構(gòu)造體的浸漬于制冷劑的浸漬區(qū)域的整個面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述散熱部件具有多個冷卻翅片，且上述防水膜形成為對上述各冷卻翅片的表面進行覆蓋。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述防水膜由金屬材料形成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述防水膜由與氫相比離子化傾向較小的金屬材料或者在表面形成有氧化膜的金屬材料形成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述電子部件構(gòu)造體具有多個引線，該多個引線與上述半導(dǎo)體元件的電極連接，并從上述絕緣件的一側(cè)面以及與上述一側(cè)面對置的另一側(cè)面向外部伸出。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述電子部件構(gòu)造體還具有搭載有上述電子部件的引線框，上述引線框具有多個引線，該多個引線與上述半導(dǎo)體元件的電極連接，并從上述絕緣件的一側(cè)面向外部伸出， 上述防水膜至少形成于上述絕緣件的除上述一側(cè)面以外的側(cè)面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 在上述引線框與上述散熱部件之間設(shè)有絕緣部件，并在上述絕緣部件與上述散熱部件之間設(shè)有中間導(dǎo)熱部件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述中間導(dǎo)熱部件具有比上述散熱部件的面積大的面積。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述絕緣部件具有比上述中間導(dǎo)熱部件以及上述散熱部件的面積小的面積。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述散熱部件具有多個冷卻翅片， 上述絕緣件形成為與上述各冷卻翅片的上表面大致成為一個面。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述電子部件構(gòu)造體還在與上述一面?zhèn)葘χ玫牧硪幻鎮(zhèn)染邆鋵χ蒙岵考?，該對置散熱部件設(shè)為能夠與上述電子部件進行熱傳導(dǎo)。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型電子設(shè)備，其特征在于， 上述絕緣件由環(huán)氧樹脂、或者在環(huán)氧樹脂混合有填料的材料形成，該填料由熱傳導(dǎo)度比二氧化硅大的材料構(gòu)成。13.一種防水型電子設(shè)備的制造方法，其特征在于， 在引線框上搭載包括半導(dǎo)體元件的電子部件，并將上述半導(dǎo)體元件的電極和上述引線框的引線結(jié)合， 在上述引線框，以能夠進行熱傳導(dǎo)的方式設(shè)置散熱部件， 以使上述引線框的上述引線的一部分向外部伸出的方式利用絕緣件對上述電子部件和上述散熱部件進行覆蓋，從而形成電子部件構(gòu)造體， 并且，在上述電子部件構(gòu)造體的上述散熱部件的外表面以及上述絕緣件的至少上述散熱部件的周圍部分形成防水膜。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的防水型電子設(shè)備的制造方法，其特征在于， 上述防水膜的形成包括: 形成第一層金屬膜的第一電鍍工序；以及 形成使上述第一層金屬膜的表面的凹凸平滑化的第二層金屬膜的第二電鍍工序。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的防水型電子設(shè)備的制造方法，其特征在于， 上述電子部件構(gòu)造體包括配置于上述引線框與上述散熱部件之間的絕緣部件以及中間導(dǎo)熱部件， 上述電子部件構(gòu)造體的形成包括如下工序:在模具中容納金屬粉末，向上述絕緣部件與上述模具之間的縫隙，注入與上述金屬粉末相比熔點低且熱傳導(dǎo)性小的熔融的金屬材料，從而形成上述中間導(dǎo)熱部件和上述散熱部件。
【文檔編號】H01L23/28GK105849899SQ201580003225
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年2月4日
【發(fā)明人】天明浩之, 天羽美奈, 露野圓丈, 井出英, 井出英一, 德山健, 佐藤俊也, 石井利昭, 直江和明
【申請人】日立汽車系統(tǒng)株式會社