具有覆盖至少一个半导体组件的包封物质的半导体模块制造技术

具有承载至少一个半导体组件（20）的陶瓷电路载体（50）的半导体模块（10），其中所述至少一个半导体组件（20）被包封物质（30）覆盖，其特征在于，所述包封物质（30）包括硬化的无机粘合剂并且具有2至10ppm/K的范围中的热膨胀系数，并且其中陶瓷电路载体（50）的陶瓷选自如下组，所述组由基于氧化铝、氮化铝或者氮化硅的陶瓷组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有覆盖至少一个半导体组件（半导体）的包封物质的半导体模块。
技术介绍
在衬底（陶瓷印制电路板、金属印制电路板以及有机印制电路板）上包封单个半导体和半导体部件现今优选地通过例如基于环氧树脂的、部分地具有无机填充物、如二氧化硅（SiO2）的有机物质来进行。例如US4,529,755公开一种这样的包封物质，所述包封物质包括多功能的环氧化物化合物、苯乙烯嵌段共聚物、用于环氧化物化合物的硬化剂和无机填充物。这些被包封的器件和部件典型地具有用于所安装的功率器件的电连接端子和冷却连接面。对于功率电子应用来说，具有高的损耗功率的以及部分地也具有高的运行电压、即绝缘要求的器件和部件是重点。在功率电子器件和部件中，主要将具有由氧化铝、氮化铝氮化硅构成的芯的陶瓷衬底用作电路载体。US7,034,660B2公开了一种无线地工作的传感器，所述传感器被嵌入到混凝土或者其它含有粘合剂的材料中，以便检测如下参数，所述参数表明建筑材料中的变化。所述传感器例如可以是适于检测氯离子的电化学传感器。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供具有改进的包封的半导体模块、尤其功率电子部件。该任务通过如下半导体模块（10）来解决，所述半导体模块具有：承载至少一个半导体组件（20）的陶瓷电路载体（50），所述陶瓷电路载体的陶瓷选自如下组，所述组由基于氧化铝、氮化铝或者氮化硅的陶瓷组成，其中所述至少一个半导体组件（20）被包封物质（30）覆盖，其特征在于，所述包封物质（30）包括硬化的无机粘合剂并且具有2至10ppm/K的范围中的热膨胀系数。所述半导体模块（10）除了其特殊的包封物质（30）之外是普通半导体模块，所述普通半导体模块包括陶瓷电路载体（陶瓷衬底）（50），所述陶瓷电路载体承载一个或多个半导体组件（20）。所述一个或多个半导体组件（20）尤其是在常规运行期间由于损耗功率而形成相当多的热的、即在无包封并且未封装的情况下达到例如150至＞200℃的自毁性的温度的半导体，如所述半导体例如在功率电子部件中所应用那样；所述一个或多个半导体组件（20）尤其不是传感器或者探测器。电路载体（50）的陶瓷是选自如下组的陶瓷，所述组由基于氧化铝、氮化铝或者氮化硅的陶瓷组成。换言之，涉及具有95至100重量百分比的氧化铝、氮化铝或氮化硅份额的陶瓷。包封物质（30）是基本上或者完全无机的、无金属的材料。所述包封物质具有2至10ppm/K的范围中的热膨胀系数。包封物质（30）包括硬化的无机粘合剂。换言之，包封物质（30）由硬化的无机粘合剂构成或者所述包封物质除了构成基质的、硬化的无机粘合剂之外还包括一种或多种另外的组成部分。后者优选地是不导电的。构成包封物质（30）的基质或者包封物质（30）本身的硬化的无机粘合剂具有2至10ppm/K的范围中的热膨胀系数。硬化的无机粘合剂可以通过如下方式来构成：将由无机粘结剂和无机添加物构成的粉末状的混合物与水混合成可浇注的物质，浇注如此构成的可浇注的物质，然后使所浇注的物质凝固并且干燥。在一种实施方式中，由无机粘结剂和无机添加物构成的粉末状的混合物可以是专业人员已知的磷酸盐粘合剂、例如优选地是磷酸镁粘合剂、尤其是包含氧化镁和锆石的磷酸镁粘合剂。这种材料的示例是由Sauereisen公司以ZIRCONPOTTINGCEMENTNO.13销售的产品。通过将由无机粘结剂和无机添加物构成的合适的粉末状的混合物与水混合所构成的可浇注的物质的已经提及的浇注可以借助于普通的、专业人员已知的方法来进行，例如通过施加重力或者压力的浇注。在此可能适宜的是，把要包封的构件或者要包封的部件利用半壳形状来包围并且然后以可浇注的物质来填充。在凝固以及干燥之后可以在打开半壳之后将被包封的构件或者被包封的部件取出。浇注例如可以如下进行，即包封物质（30）被构造为专业人员已知的“圆顶封装体（glob-top）”。但是，所述浇注也可以被执行为使得包封物质（30）部分地或者完整地包封与半导体组件（20）连接的电接触元件（40）、诸如接合线、细带和/或冲压栅（Stanzgitter）。部分地包封意味着：接触元件（40）中的一个或多个未完整地被包封和/或接触元件（40）中的一个或多个未被包封，而完整地包封意味着：所有的接触元件（40）完整地被包封。凝固和干燥在例如30至120分钟内在20至120℃的温度范围中进行。无机粘合剂在凝固和干燥期间硬化。如已经表明，包封物质（30）可以由硬化的无机粘合剂构成或者除了用作基质组分的、硬化的无机粘合剂之外还包括一种或多种另外的组成部分。在后者的情况下，所述一种或多种另外的组成部分可在浇注之前被添加至可浇注的物质，即在水添加之前和/或之后添加混合。所述一种或多种另外的组成部分因此可以在与水混合成可浇注的物质之前添加混合到由无机粘结剂和无机添加物构成的粉末状的混合物或者所述添加混合在水添加之后进行。但是也可能的是，在水添加之前添加混合所述组成部分的一部分并且在水添加之后添加混合剩余的部分。除了硬化的无机粘合剂之外可能的、由包封物质（30）包括的组成部分的示例是：关于包封物质（30）的体积的例如占25至90体积百分比的总体积份额的氮化铝颗粒、氮化硼颗粒、氧化铝颗粒和/或氮化硅颗粒。在包封物质（30）中存在这种颗粒对其导热能力起有益的作用。合适的氮化铝颗粒的示例是这种具有通过激光衍射确定的0.8至11μm的范围内的平均颗粒大小（d50）的氮化铝颗粒，如所述氮化铝颗粒例如由Fa.H.C.Starck在商业上销售的那样。除了硬化的无机粘合剂之外可能的、由包封物质（30）包括的组成部分的另外的示例是纤维，即包封物质（30）可以包括一种或多种不同类型的纤维。纤维的份额例如可以在直至20体积百分比的范围中、例如在10至20体积百分比的范围中。针对可用的纤维的示例是无机纤维、如玻璃纤维、玄武岩纤维、硼纤维和陶瓷纤维、例如碳化硅纤维和氧化铝纤维，但是也是高熔点的有机纤维、诸如芳族聚酰胺纤维。这种纤维存在于包封物质（30）中对包封物质的拉应力强度和温度变化抗性起有益的作用。在一种实施方式中，所有与包封物质（30）接触的表面不被涂层，而是配备增附性的敷层（底漆层）、例如配备由聚丙烯酸酯分散剂例如通过喷射涂覆所施加的敷层。包封物质（30）可以具有残余空隙，因此在一种实施方式中可以设置耐湿的敷层。毛细管例如可以通过低粘性的保护物质来填充，所述保护物质持久地密封所述毛细管。尤其硅酸钙或者硅酸锂的水溶液适用于此。但是也可以利用保护层来覆盖包封物质（30）的外表面，所述保护层不被湿气渗透或者仅仅少量地被湿气渗透。为此例如可以使用基于可硬化的环氧树脂的涂层剂。包封物质（30）的物质接合能力能够实现有损耗功率的半导体（20）经由包封物质（30）到冷却体（80）的优选的导热。这不仅可以是单侧的，而且可以从半导体（20）出发是双侧的。因此，包封物质（30）优选地是如下热桥，所述热桥建立到一个或多个尤其金属的例如由铝或铜构成的冷却体（80）的热路径。散热通过包封物质（30）向被包封的部件的外表面、例如向所述冷却体（80）进行和/或通过热辐射进行。可能对散热有益的是，包封物质（30）和所述一个或多个冷却体（80）、半导体（20）和陶瓷电路载体（5本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有承载至少一个半导体组件（20）的陶瓷电路载体（50）的半导体模块（10），其中所述至少一个半导体组件（20）被包封物质（30）覆盖，其特征在于，所述包封物质（30）包括硬化的无机粘合剂并且具有2至10ppm/K的范围中的热膨胀系数，并且其中所述陶瓷电路载体（50）的陶瓷选自如下组，所述组由基于氧化铝、氮化铝或者氮化硅的陶瓷组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.18 EP 14172876.61.具有承载至少一个半导体组件（20）的陶瓷电路载体（50）的半导体模块（10），其中所述至少一个半导体组件（20）被包封物质（30）覆盖，其特征在于，所述包封物质（30）包括硬化的无机粘合剂并且具有2至10ppm/K的范围中的热膨胀系数，并且其中所述陶瓷电路载体（50）的陶瓷选自如下组，所述组由基于氧化铝、氮化铝或者氮化硅的陶瓷组成。2.根据权利要求1所述的半导体模块（10），其中所述包封物质（30）由硬化的无机粘合剂构成。3.根据前述权利要求之一所述的半导体模块（10），其特征在于，所述硬化的无机粘合剂通过如下步骤来构成：将由无机粘结剂和无机添加物构成的粉末状的混合物与水混合成可浇注的物质；浇注如此构成的可浇注的物质；然后使被浇注的物质凝固以及干燥。4.根据权利要求3所述的半导体模块（10），其特征在于，由无机粘结剂和无机添加物构成的粉末状的混合物是磷酸盐粘合剂。5.根据权利要求4所述的半导体模块（10），其特征在于，所述磷酸盐粘合剂是磷酸镁粘合剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：R艾泽勒，AZ米里克，F克吕格，W施密特，
申请(专利权)人：贺利氏德国有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE