具有金属模铸体的封装的功率半导体装置制造方法及图纸

技术编号:16234634 阅读:42 留言:0更新日期:2017-09-19 15:26
本发明专利技术涉及一种具有金属模铸体的封装的功率半导体装置,其中,从金属模铸体的第一和第二主表面开始,分别形成第一和第二凹陷,第一和第二功率半导体元件分别设置在第一和第二凹陷中,第一功率半导体元件的第一接触表面以导电方式连接到基底;第二功率半导体元件的第一接触表面以导电方式连接到基底。在两个主表面上设置各自的绝缘材料层,填充并完全覆盖至少各自的凹陷,其中第一和第二绝缘层分别具有导电的第一和第二通路,第一通路以导电方式将第一功率半导体元件的第二接触表面连接到设置在第一绝缘层上的第一导电表面,第二通路以导电方式将第二功率半导体元件的第二接触表面连接到设置在第二绝缘层上的第二导电表面。

Power semiconductor device encapsulated in a metal mold body

The invention relates to a power semiconductor device with metal molded body package wherein the first and second main surfaces from the metal mold casting, respectively, forming the first and second in the first and second power semiconductor devices are respectively arranged in the first and second in the depression, the first contact surface of the first power semiconductor element is connected to the the substrate in an electrically conductive manner; the first contact surface of the second power semiconductor element connected to the base by conducting mode. A layer of insulating material is arranged in the respective two main surfaces, filled and fully covering at least their depression, wherein the first and second insulating layer are respectively provided with a first and second conductive pathways, the first conductive pathway to the way the second contact surfaces of the first power semiconductor element is connected to the first conductive surface is disposed on the first insulating layer. The second pathway to the way the second conductive contact surface second of the power semiconductor element is connected to an insulating layer on the conductive surface of second in second.

【技术实现步骤摘要】
具有金属模铸体的封装的功率半导体装置
本专利技术描述封装的功率半导体装置,其被构建为例如作为整流器电路或逆变器电路。
技术介绍
现有技术中已知,封装的功率半导体装置具有金属本体和两个功率半导体元件,例如在EP2881985A1中公开的,其中功率半导体元件在金属模铸体上以堆叠方式设置。由绝缘材料封装功率半导体元件,其中绝缘材料还围绕功率半导体元件的连接线。利用上述这些因素的知识,本专利技术是基于提供封装的功率半导体装置的目的,其特别是在支持有效冷却和均匀排布方面改进现有技术。根据本专利技术,利用金属模铸体构造封装的功率半导体装置,金属模铸体形成第一连接导体。从金属模铸体的第一主表面开始,形成具有第一基底的第一凹陷,第一功率半导体元件设置在第一凹陷中,其中第一功率半导体元件面向第一基底的第一接触表面以导电方式连接到该基底。从金属模铸体的第二主表面开始,形成具有第二基底的第二凹陷,第二功率半导体元件设置在第二凹陷中,其中第二功率半导体元件的与第二基底相关的第一接触表面以导电方式连接到该基底。在两个主表面上设置各自的绝缘材料层,填充并完全覆盖至少各自的凹陷,其中第一绝缘层具有导电的第一通路,其以导电方式将第一功率半导体元件的第二接触表面连接到设置在第一绝缘层上的第一导电表面,且其中第二绝缘层具有导电的第二通路,其以导电方式将第二功率半导体元件的第二接触表面连接到设置在第二绝缘层上的第二导电表面。第一连接导体优选形成AC电压连接,同时第一和第二导电表面形成补充(further)连接导体,补充连接导体形成DC电压连接。优选地,如果功率半导体元件的至少一个是与相关联的冷却装置热接触,冷却装置设置在远离金属模铸体的该导电表面的一侧上,并且优选通过电绝缘夹层与冷却装置绝缘。特别地,这里各自的绝缘层和关联的绝缘夹层能简化为共同的绝缘层。这样是有利的,如果第一功率半导体元件具有朝向第一凹陷的基底且优选被构造为控制接触表面的第一补充接触表面,并且其中与金属模铸体电绝缘的第一补充通路与该第一补充接触表面相关联,第一补充通路以导电方式将该第一补充接触表面连接到设置在第二绝缘层上的第一补充导电表面。这样也是有利的,如果第二功率半导体元件具有远离第二凹陷的第二基底且优选被构造为控制接触表面的第二补充接触表面,并且其中第二补充通路与该第二补充接触表面相关联,第二补充通路以导电方式将该第二补充接触表面连接到设置在第二绝缘层上的第二补充导电表面。如果第二导电表面、第一补充导电表面和第二补充导电表面由金属箔构成,金属箔被排列在内部且因此形成相互电绝缘的导电迹线,将实现优选实施例。这里,可由绝缘材料箔在远离金属模铸体的一侧覆盖金属箔的导电迹线。此外,两种箔可彼此粘附性地连接。这样是特别优选的,如果第一和第二补充导电表面连接到用于控制功率半导体元件的控制装置。这样是有利的,如果金属模铸体具有用于冷却功率半导体元件的空腔。这里,空腔可形成热管的一部分。可替换的,空腔可被设计用于液体或气体冷却剂流过其中。没有声明时,只要其本身没有排除,根据本专利技术,单独提及的特征可在一个功率半导体装置中多次出现。以示例非方式,所述第一和第二功率半导体元件涉及在每种情况下的至少一个功率半导体元件。因此,相似的功率半导体元件可出现多次;特别地,功率半导体元件还可被构造为两个不同功率半导体元件的并联电路,特别地,如续流二极管与功率晶体管的并联电路。类似地,各自的通路优选出现多次。没有声明时,为了获得改善,本专利技术的不同实施例可单独地实现或只要其本身没有排除可任意组合。特别地,在不偏离本专利技术的范围的情况下,上下文提及和解释的特征不仅可用于指明的组合,还可用于其他组合或独立使用。在下文对本专利技术的典型实施例的详细描述中揭示本专利技术的进一步解释、有益的细节和特征,本专利技术的典型实施例在图1-6或其各自部分中示意性举例说明。附图说明图1-4示出根据本专利技术的功率半导体装置的不同实施例的截面图。图5示出根据本专利技术的功率半导体装置的平面图。图6示出根据本专利技术的功率半导体装置的改进的第一实施例的截面图。具体实施方式图1示出根据本专利技术的功率半导体装置1的第一实施例,功率半导体装置1是单相整流器电路形式。示出了具有低电阻系数的铜或其他材料的金属模铸体2,其形成第一连接导体——这里是AC电压连接的连接导体。这里外部连接被描述为贯穿相应的接收装置280的螺钉连接28,但外部连接不限于此。在金属模铸体2的这个实施例中,其具有第一主表面20和平行于第一主表面的第二主表面24,其中金属模铸体2具有1.2mm的厚度,即主表面20和24彼此的间隔。优选金属模铸体2的厚度在0.8mm到2mm之间,取决于另外的参数,在0.5mm到0.8mm中间或甚至大于2mm的厚度也是可行的。从第一主表面20开始——在这个以及另外的说明中是较低的主表面——第一凹陷22设置在这里。第一凹陷22用作容纳第一功率半导体元件30,这里为二极管,且更精确的为功率二极管。优选凹陷22具有与二极管30的厚度相应的深度,通常在60μm到200μm之间,至少达到几十个百分点。因此二极管30与相关的第一主表面22理想地齐平、稍微超过第一主表面或稍微后缩。二极管30,更精确的说是其第一接触表面300,以导电方式连接到第一凹陷22的第一基底220,特别地通过烧结、焊接或键合连接的方式。从第二主表面24开始——在这里以及另外的说明中是较高的主表面——从第一凹陷22侧向偏移地设置有第二凹陷26。第二功率半导体元件32,这里为第二功率二极管,设置在该第二凹陷26中,类似于第一凹陷22。如所示出的,薄绝缘层40、42设置在除用于外部连接的区域外的整个第一和第二主表面20、24上。该绝缘层40、42的材料优选为根据现有技术的通常的印刷电路板基底材料,例如环氧树脂或酚醛树脂,且此外其填充各自的凹陷22、26的自由体积区域并还完全覆盖分别设置在该凹陷22、26内的功率半导体元件30、32。绝缘层40、42的材料还可全部或部分地覆盖金属模铸体2的至少一个侧表面,如这里所示。第一导电表面60,其在这种情况下形成连接导体,更精确地是在负电位处的DC电压连接,设置在第一绝缘层40的一部分上,因此与金属模铸体2电绝缘。由于该第一导电表面60电连接到第一功率半导体元件30的第二接触表面302,第一通路50被设置在第一绝缘层40中间。以示例的方式,这些通路采用激光钻孔通过第一导电表面和第一绝缘层并随后在产生的孔中镀锌(galvanising)的方式加以制造。为了第一导电表面60的外部电绝缘,进一步设置第一绝缘夹层70,使得其在此覆盖第一导电表面60和第一绝缘层40以及用于外部连接的部分区域。第二导电表面62,其在这里形成连接导体,更精确地是在正电位处的DC电压连接,设置在第二绝缘层42的一部分上,因此与金属模铸体2电绝缘。由于该第二导电表面62电连接到第二功率半导体元件32的第二接触表面322,第二通路52设置在第二绝缘层42中间。这些通路和上面所描述一样地加以制造。为了第二导电表面62的外部电绝缘,进一步设置第二绝缘夹层72,使得其在此覆盖第二导电表面62和第二绝缘层42以及用于外部连接的部分区域。为了消散功率半导体元件30、32中的线路和开关损耗产生的热,在此在第一和第二绝本文档来自技高网...
具有金属模铸体的封装的功率半导体装置

【技术保护点】
一种具有形成第一连接导体的金属模铸体(2)的封装的功率半导体装置(1),其中,从所述金属模铸体(2)的第一主表面(20)开始,形成具有第一基底(220)的第一凹陷(22),第一功率半导体元件(30)被设置在所述第一凹陷(22)中,其中所述第一功率半导体元件(30)面向所述第一基底(220)的第一接触表面(300)以导电方式连接到所述基底(220),其中,从所述金属模铸体(2)的第二主表面(24)开始,形成具有第二基底(260)的第二凹陷(26),第二功率半导体元件(32)被设置在所述第二凹陷(26)中,其中所述第二功率半导体元件(32)与所述第二基底(260)相关的第一接触表面(320)以导电方式连接到所述基底(260),其中,在两个主表面(20,24)上设置各自的绝缘材料层(40,42),填充并完全覆盖至少各自的凹陷(22,26),其中,所述第一绝缘层(40)具有导电的第一通路(50),其以导电方式将所述第一功率半导体元件(30)的第二接触表面(302)连接到设置在所述第一绝缘层(40)上的第一导电表面(60),且其中所述第二绝缘层(42)具有导电的第二通路(52),其以导电方式将所述第二功率半导体元件的第二接触表面连接到设置在所述第二绝缘层上的第二导电表面。...

【技术特征摘要】
2016.03.09 DE 102016104284.61.一种具有形成第一连接导体的金属模铸体(2)的封装的功率半导体装置(1),其中,从所述金属模铸体(2)的第一主表面(20)开始,形成具有第一基底(220)的第一凹陷(22),第一功率半导体元件(30)被设置在所述第一凹陷(22)中,其中所述第一功率半导体元件(30)面向所述第一基底(220)的第一接触表面(300)以导电方式连接到所述基底(220),其中,从所述金属模铸体(2)的第二主表面(24)开始,形成具有第二基底(260)的第二凹陷(26),第二功率半导体元件(32)被设置在所述第二凹陷(26)中,其中所述第二功率半导体元件(32)与所述第二基底(260)相关的第一接触表面(320)以导电方式连接到所述基底(260),其中,在两个主表面(20,24)上设置各自的绝缘材料层(40,42),填充并完全覆盖至少各自的凹陷(22,26),其中,所述第一绝缘层(40)具有导电的第一通路(50),其以导电方式将所述第一功率半导体元件(30)的第二接触表面(302)连接到设置在所述第一绝缘层(40)上的第一导电表面(60),且其中所述第二绝缘层(42)具有导电的第二通路(52),其以导电方式将所述第二功率半导体元件的第二接触表面连接到设置在所述第二绝缘层上的第二导电表面。2.如权利要求1所述的功率半导体装置,其中所述第一连接导体形成AC电压连接,且其中所述第一和第二导电表面(60,62)形成补充连接导体,所述补充连接导体形成DC电压连接。3.如前述任意一个权利要求所述的功率半导体装置,其中,至少一个导电表面(60,62)与相关联的冷却装置(80,82)热接触,所述冷却装置被设置在远离所述金属模铸体(2)的所述导电表面(60,62)的一侧上,且优选通过电绝缘夹层(70,72)与所述冷却装置绝缘。4.如权利要求3所述的功率半导体装置,其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:迈克尔·施莱歇
申请(专利权)人:赛米控电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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