具有保护涂层的功率半导体模块制造技术

描述了一种满足多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的半导体封装体。所述半导体封装体包括嵌入模制塑性体或被模制塑性体覆盖的半导体裸片，所述模制塑性体仅满足所述多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的一个子集。所述半导体封装体还包括从所述模制塑性体伸出并且电连接到所述半导体裸片的多个端子以及至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的涂层。所述涂层满足通过所述模制塑性体不能满足的每个预定的电学、机械、化学和/或环境要求。

【技术实现步骤摘要】
具有保护涂层的功率半导体模块
本申请涉及功率半导体模块，特别是必须满足多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的功率半导体模块。
技术介绍
功率半导体模块通常包括模制塑性体、例如嵌有功率半导体裸片的塑性模制化合物或覆盖功率半导体裸片的塑性壳体。通常使用的封装材料是用于传递模塑成型装置中或用作模块中的灌封材料的环氧树脂、用作模块中的灌封材料的硅凝胶以及诸如PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯，polybutyleneterephthalate)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯，polyethyleneterephthalate)、聚酰胺、PPS(聚苯硫醚，polyphenylenesulfide)等的作为容纳/包封材料的工程塑料。这种材料不仅要满足预定的机械要求(例如屈服伸长率≥1％，优选地；电RTI≥140℃、机械RTI≥140℃)，而且还要满足环境(例如相关标准：RoHS；REACH)、火和烟(例如，相关标准：UL94V0；EN45545、包括HL2和R22)以及电学(例如，相关标准：IEC60664、包括CTI>400、600)和化学(例如，低可溶性离子含量)要求。机械要求是将塑性材料结合到金属、衬底和/或半导体的结果。由于不同材料的CTE(热膨胀系数，coefficientofthermalexpansion)不匹配，由于当功率半导体中的功率损耗产生温度循环时温度是不均匀的，以及由于热源与环境和散热器之间存在温度梯度，塑性材料在温度循环过程中会伸长、弯曲或压缩。塑性材料在这样的应力过程中不应该开裂。因此，屈服伸长率是一个重要的数字。施加到塑料上的高温也不应该过多地改变机械和电学特性，所述特性被RTI(相对热指数，relativethermalindex)涵盖。RTI表示材料保持特定属性(物理、电学等)的能力。对于苛刻的环境条件，电学和化学要求被组合。在潮湿的环境和施加的偏置电压下，塑性材料不应引起端子、衬底或半导体的腐蚀。在半导体施加阻断电压(例如，阻断电压的100％、80％或60％)下进行的85℃/85％RH(相对湿度)测试应当例如持续168小时、500小时或甚至1000小时而不会在端子、衬底迹线或半导体电极之间引起过大的泄漏电流。欧盟颁布的REACH法规(化学品注册、评估、授权和限制)概述了用于限制有害物质在电气和电子设备中使用的规定，即，所谓的RoHS(有害物质限制，restrictionofhazardoussubstances)规定(参见http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do？uri＝OJ:L:2011:174:0088:0110:de:PDF)。为了满足机械、环境和火、烟的要求，通常使用添加剂。添加剂、例如阻燃剂、纤维、矿物质和其它化学物质通常包含封装体的电学特性。例如，模制塑性体的介电强度可能在长的寿命期间被通过添加剂引入的离子或界面削弱。绝缘特性可能被削弱，特别是在潮湿环境中，或者在盐雾或酸性气体环境中。而且，封装体端子在与模制塑性体接触的部位可能会腐蚀，并且腐蚀性副产物可能在绝缘部分的表面上蔓延。半导体特性也可能受到离子添加剂的影响。与带电部件之间的爬电相关的预定电学要求CTI(相比漏电起痕指数，comparativetrackingindex)通常需要另一种添加剂。因此，需要满足多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求但不会不利地影响封装体构件的各种特性的功率半导体模块。
技术实现思路
根据满足多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的半导体封装体的一个实施例，所述半导体封装体包括嵌入模制塑性体或被模制塑性体覆盖的半导体裸片，所述模制塑性体仅满足所述多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的一个子集。所述半导体封装体还包括从所述模制塑性体伸出并电连接到所述半导体裸片的多个端子以及至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的涂层。所述涂层满足通过模制塑性体不能满足的每个预定的电学、机械、化学和/或环境要求。根据一个可选实施例，所述涂层仅在所述多个端子从所述模制塑性体伸出的区域中施加到所述多个端子上，以便在所述多个端子与所述模制塑性体之间提供腐蚀屏障。根据一个可选实施例，施加到处于不同电位下的相邻端子上的涂层具有50微米到1毫米范围内的厚度，以隔离处于不同电位下的所述相邻端子。根据一个可选实施例，所述涂层至少在所述多个端子从所述模制塑性体伸出的区域中仅施加到所述模制塑性体，包括施加到相邻的端子之间，以在所述多个端子与所述模制塑性体之间提供腐蚀屏障。根据一个可选实施例，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的聚对二甲苯。根据一个可选实施例，所述聚对二甲苯具有在1微米到25微米范围内的厚度。根据一个可选实施例，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的热塑性或热固性聚合物。根据一个可选实施例，所述热塑性或热固性聚合物具有在50微米到1毫米范围内的厚度。根据一个可选实施例，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的硅酮或触变硅酮。根据一个可选实施例，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的环氧树脂、聚酯或热塑性塑料。根据一个可选实施例，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的玻璃。根据一个可选实施例，所述涂层具有低的离子含量而使得能够通过水或水蒸汽从所述涂层中析出的离子和/或离子分子按重量计具有低于1000ppm的最大含量。根据一个可选实施例，所述离子和/或离子分子的最大含量低于100ppm重量。根据制造满足多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的半导体封装体的方法的一个实施例，所述方法包括：将涂层至少施加到模制塑性体的一部分上和/或多个端子的一部分上；并通过模制塑性体嵌埋或覆盖半导体裸片。所述端子从模制塑性体伸出并电连接到半导体裸片。所述模制塑性体仅满足所述多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的一个子集。所述涂层满足通过模制塑性体不能满足的每个预定的电学、机械、化学和/或环境要求。根据一个可选实施例，将涂层至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上包括：经由化学气相沉积工艺至少在所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上沉积对环芳。根据一个可选实施例，将涂层至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上包括：经由静电粉末涂覆工艺至少在所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上沉积环氧树脂、聚酯、热塑性聚合物或热固性聚合物。根据一个可选实施例，将涂层至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上包括：经由旋流烧结工艺至少在所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上沉积环氧树脂、聚酯、热塑性聚合物或热固性聚合物。根据一个可选实施例，将涂层至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上包括：在形成带有所述多个端子的所述模制塑性体之前，将所述涂层施加到所述多个端子上；和将所述涂层从所述多个端子的位于所述模制塑性体外的接触区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种满足多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的半导体封装体，所述半导体封装体包括：嵌入在模制塑性体中或被模制塑性体覆盖的半导体裸片，所述模制塑性体仅满足所述多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的一个子集；从所述模制塑性体伸出并电连接到所述半导体裸片的多个端子；和至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的涂层，所述涂层满足不能通过所述模制塑性体满足的每个预定的电学、机械、化学和/或环境要求。

【技术特征摘要】
2016.12.15 US 15/380,6561.一种满足多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的半导体封装体，所述半导体封装体包括：嵌入在模制塑性体中或被模制塑性体覆盖的半导体裸片，所述模制塑性体仅满足所述多个预定的电学、机械、化学和/或环境要求的一个子集；从所述模制塑性体伸出并电连接到所述半导体裸片的多个端子；和至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的涂层，所述涂层满足不能通过所述模制塑性体满足的每个预定的电学、机械、化学和/或环境要求。2.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述涂层仅在所述多个端子从所述模制塑性体伸出的区域中施加到所述多个端子上，以便在所述多个端子与所述模制塑性体之间提供腐蚀屏障。3.根据权利要求2所述的半导体封装体，其中，施加到处于不同电位下的相邻端子上的涂层具有50微米到1毫米范围内的厚度，以隔离处于不同电位下的所述相邻端子。4.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述涂层至少在所述多个端子从所述模制塑性体伸出的区域中仅施加到所述模制塑性体，包括施加到相邻的端子之间，以在所述多个端子与所述模制塑性体之间提供腐蚀屏障。5.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的聚对二甲苯。6.根据权利要求5所述的半导体封装体，其中，所述聚对二甲苯具有在1微米到25微米范围内的厚度。7.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的热塑性或热固性聚合物。8.根据权利要求7所述的半导体封装体，其中，所述热塑性或热固性聚合物具有在50微米到1毫米范围内的厚度。9.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的硅酮或触变硅酮。10.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的环氧树脂、聚酯或热塑性塑料。11.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述涂层包括至少施加到所述模制塑性体的一部分上和/或所述多个端子的一部分上的玻璃。12.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中，所述涂层具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·拜尔雷尔，
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