半导体模块和用于生产半导体模块的方法技术

本公开涉及半导体模块和用于生产半导体模块的方法。功率半导体模块装置包括两个或更多个独立半导体设备(21)，每个半导体设备(21)包括引线框架(41)、被设置在引线框架(41)上的半导体主体(20)、以及围绕引线框架(41)的至少一部分和半导体主体(20)的成型材料(81)。功率半导体模块装置进一步包括：框架(52)，框架(52)包围两个或更多个半导体设备(21)；以及铸造化合物(8)，铸造化合物(8)至少部分地填充框架(52)内的容积，从而至少部分地围绕两个或更多个独立半导体设备(21)。

【技术实现步骤摘要】
半导体模块和用于生产半导体模块的方法
本公开涉及一种半导体模块和用于生产半导体模块的方法。
技术介绍
功率半导体模块装置通常包括被设置在外壳中的至少一个半导体衬底。包括多个可控半导体元件(例如，在半桥配置中的两个IGBT)的半导体装置被设置在至少一个衬底中的每个衬底上。每个衬底通常包括衬底层(例如，陶瓷层)、被沉积在衬底层的第一侧上的第一金属化层以及被沉积在衬底层的第二侧上的第二金属化层。例如，可控半导体元件被安装在第一金属化层上。可选地，第二金属化层可以被附接至基板。可控半导体设备通常通过焊接或烧结技术被安装至半导体衬底。然而，这种装置通常相当昂贵，而功率半导体装置的成本对于许多应用来说是至关重要的。进一步地，功率半导体模块装置可能会受到潮气的损坏，潮气可能会进入功率半导体模块装置的外壳并且损坏外壳内的半导体元件或任何其它部件。需要一种功率半导体模块，该功率半导体模块可以以降低的成本被生产，并且同时提供提高的防潮性。
技术实现思路
一种功率半导体模块装置包括两个或更多个独立半导体设备，每个半导体设备包括引线框架、被设置在引线框架上的半导体主体、以及围绕引线框架的至少一部分和半导体主体的成型材料。功率半导体模块装置进一步包括：框架，该框架包围两个或更多个半导体设备；以及铸造化合物，该铸造化合物至少部分地填充框架内的容积，从而至少部分地围绕两个或更多个独立半导体设备。一种用于生产功率半导体模块装置的方法包括：在基层上设置两个或更多个独立半导体设备，每个半导体设备包括引线框架、被设置在引线框架上的半导体主体、以及围绕引线框架的至少一部分和半导体主体的成型材料。该方法进一步包括：在基层上设置框架，使得框架包围两个或更多个半导体设备；将第一材料填充到由基层和框架形成的容积中；以及使第一材料硬化，从而形成铸造化合物，铸造化合物至少部分地填充容积，从而至少部分地围绕两个或更多个独立半导体设备。参照以下附图和说明书可以更好地理解本专利技术。附图中的部件不一定按比例，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。而且，在附图中，相同的附图标记在不同视图中表示对应的部分。附图说明图1是传统的功率半导体模块装置的横截面视图。图2是另一传统的功率半导体模块装置的横截面视图。图3是另一传统的功率半导体模块装置的横截面视图。图4是功率半导体模块装置的横截面视图。图5示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的一个步骤。图6示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的一个步骤。图7示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的一个步骤。图8(包括图8A和图8B)示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的步骤。图9(包括图9A至图9C)示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的步骤。图10示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的一个步骤。图11示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的一个步骤。图12示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的一个步骤。图13示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的一个步骤。图14示意性地图示了用于生产功率半导体模块装置的方法的一个步骤。图15示意性地图示了如图9A所图示的截面平面A-A中的功率半导体模块装置的横截面视图。图16示意性地图示了如图9A所图示的截面平面A-A中的另一功率半导体模块装置的横截面视图。图17示意性地图示了用于形成半导体设备的成型材料的铸造模具。具体实施方式在以下详细描述中，参照附图。附图示出了本专利技术可以被实践的具体示例。要理解的是，除非另外特别注明，否则关于各种示例描述的特征和原理可以彼此组合。在说明书以及权利要求书中，将某些元件表示为“第一元件”、“第二元件”、“第三元件”等不应被理解为列举。相反，这种表示仅用于处理不同的“元件”。即，例如，存在“第三元件”不需要存在“第一元件”和“第二元件”。本文描述的电线路或电连接可以是单个导电元件，或者包括串联和/或并联连接的至少两个独立导电元件。电线路和电连接可以包括金属和/或半导体材料，并且可以是永久导电的(即，不可切换的)。本文描述的半导体主体可以由(掺杂的)半导体材料制成，并且可以是半导体芯片或者被包括在半导体芯片中。半导体主体具有电连接焊盘，并且包括具有电极的至少一个半导体元件。参照图1，图示了功率半导体模块装置的横截面视图。该功率半导体模块装置包括半导体衬底10。半导体衬底10包括介电绝缘层11、被附接至介电绝缘层11的第一(结构化的)金属化层111以及被附接至介电绝缘层11的第二(结构化的)金属化层112。介电绝缘层11被设置在第一金属化层111与第二金属化层112之间。半导体衬底10被设置在外壳5中。在图1所图示的装置中，半导体衬底10形成外壳5的地表面，而外壳5本身仅包括侧壁。然而，这仅是示例。也有可能的是，外壳5进一步包括地表面和/或盖子，并且半导体衬底10被设置在外壳5内。一个或多个半导体主体20可以被设置在半导体衬底10上。一个或多个半导体主体20可以在半导体衬底10上形成半导体装置。在图1中，仅示例性地图示了两个半导体主体20。图1中的半导体衬底10的第二金属化层112是连续层。第一金属化层111是图1所图示的装置中的结构化层。“结构化层”意味着第一金属化层111不是连续层，而是在层的不同部分之间包括凹口。在图1中示意性地图示了这种凹口。该装置中的第一金属化层111包括三个不同部分。不同的半导体主体20可以被安装至第一金属化层111的相同或不同部分。第一金属化层的不同部分可以不具有电连接，或者可以使用电连接3(诸如，例如，结合接线)被电连接至一个或多个其它部分。例如，仅举数例，电连接3还可以包括连接板或者导体轨。一个或多个半导体主体20可以通过导电连接层30被电连接和机械连接至半导体衬底10。例如，这种导电连接层30可以是焊料层、导电粘合剂层、或者烧结金属粉末(例如，烧结银粉)层。功率半导体模块装置进一步包括端子元件4。端子元件4被电连接至第一金属化层111，并且提供在外壳5的内部与外部之间的电连接。端子元件4可以利用第一端被电连接至第一金属化层111，而端子元件4的第二端从外壳5突出。可以在端子元件4的第二端处，从外部电接触端子元件4。例如，端子元件4的第二端可以被机械连接和电连接至印刷电路板(PCB)7。印刷电路板7可以形成外壳的盖子，并且可以包括通孔。端子元件4可以被插入到印刷电路板7的通孔中。印刷电路板7可以包括导电轨道(未示出)，并且端子元件4可以借助于PCB7上的一个或多个这种导电轨道被电耦合至一个或多个其它端子元件4。通过这种方式，可以在第一金属化层111的不同部分之间、在不同的半导体主体20之间、和/或在被设置在衬底10上的任何其它部件之间，提供电连接。端子元件4可以被焊接至印刷电路板7，例如，以提供永久且坚固的连接。然而，这仅是示例。根据另一示例，引线框架41可以在其第二端处包括压配销，压配销被插入到印刷电路板7的对应的对应物中。任何其它合适的连接也是可能的。外壳5可能至少部分地用密封树脂8填充。例如，密封树脂8可以包括(填充)环氧树脂、有机硅凝胶或其它树脂材料。密封树脂8被配置为密封功率半导体模块的部件，诸如，半导体衬底10(具体地，由第一金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体模块装置，包括：两个或更多个独立半导体设备(21)，每个半导体设备(21)包括引线框架(41)、被设置在所述引线框架(41)上的半导体主体(20)、以及围绕所述引线框架(41)的至少一部分和所述半导体主体(20)的成型材料(81)；框架(52)，所述框架(52)包围所述两个或更多个半导体设备(21)；以及铸造化合物(8)，所述铸造化合物(8)至少部分地填充所述框架(52)内的容积，从而至少部分地围绕所述两个或更多个独立半导体设备(21)。

【技术特征摘要】
2017.12.15 EP 17207680.41.一种功率半导体模块装置，包括：两个或更多个独立半导体设备(21)，每个半导体设备(21)包括引线框架(41)、被设置在所述引线框架(41)上的半导体主体(20)、以及围绕所述引线框架(41)的至少一部分和所述半导体主体(20)的成型材料(81)；框架(52)，所述框架(52)包围所述两个或更多个半导体设备(21)；以及铸造化合物(8)，所述铸造化合物(8)至少部分地填充所述框架(52)内的容积，从而至少部分地围绕所述两个或更多个独立半导体设备(21)。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块装置，进一步包括散热器(6)，其中：其中围绕有所述半导体设备(21)的所述铸造化合物(8)被安装至所述散热器(6)；以及所述散热器(6)和所述框架(52)一起形成所述功率半导体模块装置的外壳，其中所述散热器(6)形成所述外壳的底部并且所述框架(52)形成所述外壳的侧壁。3.根据权利要求2所述的功率半导体模块装置，进一步包括被设置在所述引线框架(41)与所述散热器(6)之间的电隔离材料层(92)。4.根据权利要求1、2或3所述的功率半导体模块装置，其中：每个引线框架(41)包括第一腿部和第二腿部；每个半导体设备(21)的所述半导体主体(20)被设置在相应的所述引线框架(41)的所述第一腿部上；以及所述引线框架(41)的所述第二腿部基本上垂直于所述第一腿部。5.根据权利要求4所述的功率半导体模块装置，其中独立的所述引线框架(41)的所述第二腿部从所述铸造化合物(8)突出。6.根据权利要求4或5所述的功率半导体模块装置，其中所述引线框架(41)的所述第二腿部被配置为被耦合至印刷电路板(7)、接触式集电器设备或者电子板(76)。7.根据权利要求6所述的功率半导体模块装置，其中所述印刷电路板(7)、所述接触式集电器设备和所述电子板(76)被配置为提供在两个或更多个半导体设备(21)之间的电连接。8.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块装置，其中所述铸造化合物(8)包括环氧树脂、有机硅或者聚合物。9.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块装置，其中：所述成型材料(81)具有在5ppm/K与...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·霍尔菲尔德，P·坎沙特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE