绝缘系统和沉积绝缘系统的方法技术方案

本公开大体上涉及用于至少部分地封装半导体设备，导电部件和基板的绝缘系统(诸如半导体设备，母线等的绝缘系统)中的电泳沉积(EPD)技术的系统和方法。使用EPD处理形成的绝缘系统可以被设计成具有在远离绝缘系统的基板的方向上减小的介电常数。这可以改善绝缘技术，因为按介电常数顺序沉积的涂层可以改善绝缘系统对高温，高电场等的抵抗力。

【技术实现步骤摘要】
绝缘系统和沉积绝缘系统的方法
本文公开的主题涉及用于在半导体设备，母线和其他合适的设备上沉积绝缘系统的技术。
技术介绍
本公开的实施例大体涉及用于半导体设备和母线的绝缘系统。更具体地，本公开的实施例涉及用于在半导体设备和母线上沉积绝缘系统的电泳处理。使用半导体切换来实现对端子电压和电流的完全控制的电力电子转换器技术，在各种电源系统中的应用已取得了巨大进步。这主要是由于更高功率的切换设备(例如基于SiC和GaN宽带隙半导体的切换设备)的可用性日益提高。这些可以实现高压(例如20千伏特(kV))和/或高功率(例如大于100千瓦(kW))的密度转换器，其尺寸比当前可用的功率转换器小。高功率半导体切换设备的新发展保持着增加中压(例如，高于10kV)功率转换器的功率密度的潜力。但是，至少部分地由于电绝缘的能力，特别是在高压宽带隙设备的封装和连接中，尚未完全实现这种潜力。伴随着高电压和高电压变化率的高电场(例如，大于10kV/微秒)会导致绝缘内的局部放电，以及功率转换器的半导体设备和母线表面上的蠕变放电，这可能会大大降低绝缘，从而降低转换器的可靠性。此外，对于高功率密度转换器，陶瓷材料具有高电流容量(例如，大于100安培每平方厘米(A/cm2))和高导热性(例如，大于10瓦/米·度(W/mK))，而陶瓷和聚合物粘合剂的复合材料会发生变化，例如大于2(W/mK)，通常大于2(W/mk)，对于绝缘也是理想的。因此，需要用于功率转换器部件(例如，半导体设备和母线)的改进的绝缘，以及绝缘这些部件的改进的方法。专利
技术实现思路
在一个方面，本公开涉及一种半导体封装。该半导体封装件包括布置在基板上的半导体设备；导电部件介于半导体设备和基底之间，并且绝缘系统至少部分地封装半导体设备，导电部件和基底。绝缘系统的特征是介电常数在远离基底的方向上减小，并且绝缘系统包括至少一个复合涂层，该至少一个复合涂层包括分散在聚合物基质中的颗粒。在另一方面，本公开涉及一种封装半导体封装的方法。该半导体封装包括布置在基板上的半导体设备以及介于半导体设备和基板之间的导电部件。该方法包括通过电泳处理在半导体设备，导电部件和基板的表面的至少一部分上布置绝缘系统。绝缘系统的特征是介电常数在远离基板的方向上减小，并且绝缘系统包括至少一个复合涂层，该至少一个复合涂层包括分散在聚合物基质中的颗粒。在另一方面，本专利技术涉及母线层压板。该母线层压板包括导电元件；内绝缘涂层穿插在导电元件之间，以形成母线堆；以及至少部分地封装母线堆的外绝缘涂层。外绝缘涂层的特征是介电常数低于内绝缘涂层的介电常数。内绝缘涂层和外绝缘涂层包括至少一种复合涂层，该至少一种复合涂层包括分散在聚合物基质中的颗粒。在另一方面，本专利技术涉及一种形成母线层压板的方法。该方法包括在导电元件之间设置内绝缘涂层以形成母线堆；并用外绝缘涂层至少部分地封装母线堆。外绝缘涂层的特征是介电常数低于内绝缘涂层的介电常数。内绝缘涂层和外绝缘涂层包括至少一种复合涂层，该至少一种复合涂层包括分散在聚合物基质中的颗粒。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征，方面和优点，其中：图1是根据本公开的一些实施例的半导体封装的示意图；图2是根据本公开的一些实施例的半导体封装的示意图；图3是根据本公开的一些实施例的半导体封装的示意图；图4是根据本公开的一些实施例的封装半导体部件的过程的示意图；图5是根据本公开的一些实施例的用于封装半导体部件的流程图；图6是根据本公开的一些实施例的用于封装半导体部件的电泳沉积装置的示意图；图7是根据本公开的一些实施例的母线层压板的示意图；图8是根据本公开的一些实施例的绝缘母线层压板的过程的示意图；图9是根据本公开的一些实施例的用于绝缘母线层压板的流程图；及图10是根据本公开的一些实施例的用于绝缘母线层压板的电泳沉积装置的示意图。具体实施方式下面将描述在此描述的本实施例的一个或多个特定实施例。为了提供对这些实施例的简要描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施的开发中，例如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施的决策来实现开发人员的特定目标，例如遵守与系统相关的约束和与业务相关的约束，这可能因一个实施而异。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言，这仍将是设计，制造和制造的例行工作。当介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一”，“一个”和“该”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包含”，“包括”和“具有”旨在是包括性的，并且意味着除所列元件之外可能还有其他元件。另外，应当理解，对本公开的“一实施例”或“一个实施例”的引用不旨在解释为排除也包含所述特征的其他实施例的存在。如在整个说明书和权利要求书中在本文中所使用的，近似语言可以用于修改可能允许变化的任何定量表示，而不会导致与之相关的基本功能发生变化。因此，通过诸如“大约”和“基本上”之类的一个或多个术语固化的值不限于所指定的精确值。在某些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。类似地，“自选”可以与术语组合使用，并且可以包括不大量或微量，同时仍然被认为不含固化术语。在此以及整个说明书和权利要求书中，可以组合和/或互换范围限制，除非上下文或语言另有指示，否则这种范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。在一个方面，本公开涉及一种半导体封装。该半导体封装包括布置在基板上的半导体设备，介于半导体设备和基板之间的导电部件，以及至少部分地封装半导体设备，导电部件和基板绝缘系统。绝缘系统的特征在于介电常数在远离基板的方向上减小，并且绝缘系统包括至少一个复合涂层，该至少一个复合涂层包括分散在聚合物基质中的颗粒。注意，此处介电常数被描述为与空气的介电常数相比的相对介电常数。图1是根据本公开的一些实施例的相对于示例半导体封装100的x轴11和y轴12表示的示意图。如图1所示，半导体封装100包括布置在基板110上的半导体设备120。导电部件130介于半导体设备120和基板110之间。半导体封装100还包括绝缘系统140，该绝缘系统140至少部分地封装半导体设备120，导电部件130和基板110。应当理解，这些层可以以任何合适的方向存在或形成。半导体封装100可以包括诸如单个半导体设备之类的分立设备或诸如集成电路(IC)之类的模块。在一些实施例中，半导体封装可以是片上系统(SoC)。例如，半导体封装100可以包括功率半导体设备，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，双极晶体管，结型场效应晶体管(JFET)，绝缘栅双极晶体管(IGBT)，晶闸管或二极管。替代地，半导体封装100可以是例如电阻器，保护设备，电容器，传感器或检测器。半导体设备120可以由硅，锗，硅锗(SiGe)，砷化镓(GaAs)，磷化铟(InP)，氮化镓(GaN)，碳化硅(SiC)，金刚石，氧化镓(Ga本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装，其特征在于，所述半导体封装包括：/n半导体设备，所述半导体设备布置在基板上；/n导电部件，所述导电部件插在所述半导体设备和所述基板之间；和/n绝缘系统，所述绝缘系统至少部分地封装所述半导体设备、所述导电部件和所述基板，其中，所述绝缘系统的特征是介电常数在远离所述基板的方向上减小，并且其中，所述绝缘系统包括至少一个复合涂层，所述至少一个复合涂层包括分散在聚合物基质中的多个颗粒。/n

【技术特征摘要】
20190503 US 16/402,9291.一种半导体封装，其特征在于，所述半导体封装包括：
半导体设备，所述半导体设备布置在基板上；
导电部件，所述导电部件插在所述半导体设备和所述基板之间；和
绝缘系统，所述绝缘系统至少部分地封装所述半导体设备、所述导电部件和所述基板，其中，所述绝缘系统的特征是介电常数在远离所述基板的方向上减小，并且其中，所述绝缘系统包括至少一个复合涂层，所述至少一个复合涂层包括分散在聚合物基质中的多个颗粒。


2.根据权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，其中所述绝缘系统包括多个复合涂层，其中，所述多个复合涂层中的每个复合涂层包括相应的聚合物基质和分散在所述相应的聚合物基质中的相应的多个颗粒，并且其中所述多个复合涂层中的每个复合涂层的特征是介电常数彼此不同。


3.根据权利要求2所述的半导体封装，其特征在于，其中通过改变所述复合涂层中的所述相应的多个颗粒的颗粒类型、所述复合涂层中的所述相应的多个颗粒的颗粒量、或所述复合涂层中的所述相应的多个颗粒的颗粒分布，来改变所述多个复合涂层的所述介电常数。


4.根据权利要求2所述的半导体封装，其特征在于，其中通过使用非线性介电颗粒来改变所述多个复合涂层的所述介电常数。


5.根据权利要求2所述的半导体封装，其特征在于，其中所述绝缘系统包括：
第一复合涂层，所述第一复合涂层邻近所述半导体设备，所述导电部件和所述基板布置，其中所述第一复合涂层具有第一介电常数；...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹伟军，阿尼尔·拉吉·达格尔，拉维斯卡尔·纳丁帕利·拉朱，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US