功率半导体模块制造技术

一种功率半导体模块装置，包括：至少一个衬底，包括电介质绝缘层和附接到电介质绝缘层的第一金属化层；至少一个半导体主体，布置在第一金属化层上；至少部分地包围衬底的壳体，该壳体包括侧壁；以及至少一个按压销，其中每个按压销布置在衬底上或布置在至少一个半导体主体中的一个上，并且从衬底或相应的半导体主体在垂直于衬底的顶表面的垂直方向上延伸，并且每个按压销通过杆机械地耦接到壳体的至少一个侧壁，每个杆在相应的按压销与侧壁之间并且平行于衬底的顶表面水平延伸。并且平行于衬底的顶表面水平延伸。并且平行于衬底的顶表面水平延伸。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体模块


[0001]本公开涉及功率半导体模块。

技术介绍

[0002]功率半导体模块通常包括布置在壳体中的衬底。包括多个可控半导体元件(例如，半桥配置中的两个IGBT)的半导体装置可以布置在衬底上。衬底通常包括衬底层(例如，陶瓷层)、沉积在衬底层的第一侧上的第一金属化层、以及沉积在衬底层的第二侧上的第二金属化层。可控半导体元件例如安装在第一金属化层上。第二金属化层可以附接到热沉或壳体的接地表面。可控半导体器件通常通过焊接或烧结技术安装到衬底上。
[0003]壳体的盖通常用于在衬底上施加力，使得通常展现一定拱形的衬底被按压到热沉上或壳体的接地表面上。以此方式，可以实现在衬底与热沉或接地表面之间的良好热转换。然而，组装这种半导体模块装置通常很麻烦，并且在组装过程期间存在壳体稳定性变差的风险，这可能会降低半导体模块装置的整体寿命。
[0004]需要一种半导体模块装置，其在衬底与热沉或壳体的接地表面之间提供良好的热阻，其易于组装，并且具有增加的寿命。

技术实现思路

[0005]一种功率半导体模块装置，包括：至少一个衬底，包括电介质绝缘层和附接到电介质绝缘层的第一金属化层；至少一个半导体主体，布置在第一金属化层上；至少部分地包围衬底的壳体，该壳体包括侧壁；以及至少一个按压销，其中每个按压销布置在衬底上或布置在至少一个半导体主体中的一个上，并且从衬底或相应的半导体主体在垂直于衬底的顶表面的垂直方向上延伸，并且其中每个按压销通过杆机械地耦接到壳体的至少一个侧壁，每个杆在相应的按压销与侧壁之间平行于衬底的顶表面水平延伸。
[0006]另一种功率半导体模块装置，包括：至少一个衬底，包括电介质绝缘层和附接到电介质绝缘层的第一金属化层；至少一个半导体主体，布置在第一金属化层上；印刷电路板，远离并且平行于衬底布置；至少部分地包围衬底和印刷电路板的壳体，该壳体包括侧壁；以及至少一个按压销，其中每个按压销布置在衬底上或布置在至少一个半导体主体中的一个上，并且从衬底或相应的半导体主体在垂直于衬底的顶表面的垂直方向上延伸，并且其中每个按压销机械地耦接到印刷电路板。
[0007]参考以下附图和描述可以更好地理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是强调说明本专利技术的原理。此外，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
[0008]图1是功率半导体模块装置的示例的截面图。
[0009]图2是功率半导体模块装置的另一示例的截面图。
[0010]图3是功率半导体模块装置的另一示例的截面图。
[0011]图4是功率半导体模块装置的另一示例的截面图。
[0012]图5是功率半导体模块装置的另一示例的截面图。
[0013]图6是功率半导体模块装置的另一示例的截面图。
[0014]图7示出了根据一个示例的用于功率半导体模块装置的壳体的侧壁的三维视图。
[0015]图8是根据另一示例的用于功率半导体模块装置的壳体的侧壁的三维视图。
[0016]图9是功率半导体模块装置的另一示例的截面图。
[0017]图10包括图10A和图10B，示意性地示出了延伸穿过印刷电路板的按压销的截面图，以及根据一个示例的按压销的三维视图。
[0018]图11包括图11A和图11B，示意性地示出了延伸穿过印刷电路板的按压销的截面图，以及根据另一示例的按压销的三维视图。
[0019]图12是功率半导体模块装置的又一示例的截面图。
具体实施方式
[0020]在以下具体实施方式中，参考了附图。附图示出了其中可以实践本专利技术的具体示例。应当理解，关于各种示例描述的特征和原理可以彼此组合，除非另外特别指出。在说明书以及权利要求中，将某些元件命名为“第一元件”、“第二元件”、“第三元件”等不应理解为列举。相反，此类命名仅用于指定不同的“元件”。也就是说，例如，“第三元件”的存在不要求“第一元件”和“第二元件”的存在。如本文所述的电线或电连接可以是单个导电元件，或者可以包括串联和/或并联连接的至少两个单独的导电元件。电线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)。如本文所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可以包括在半导体芯片中。一种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。
[0021]参考图1，示出了示例性功率半导体模块的截面图。功率半导体模块包括壳体和衬底10。衬底10包括电介质绝缘层11、附接到电介质绝缘层11的(结构化)第一金属化层111、以及附接到电介质绝缘层11的第二(结构化)金属化层112。电介质绝缘层11设置在第一金属化层111与第二金属化层112之间。然而，衬底10也可以仅包括第一金属化层111，而省略第二金属化层112。
[0022]第一金属化层111和第二金属化层112中的每一个可以由以下材料中的一种组成或包括以下材料中的一种：铜；铜合金；铝；铝合金；在功率半导体模块装置的操作期间保持固态的任何其他金属或合金。衬底10可以是陶瓷衬底，即，电介质绝缘层11为陶瓷的衬底，例如薄陶瓷层。陶瓷可以由以下材料中的一种组成或包括以下材料的一种：氧化铝；氮化铝；氧化锆；氮化硅；氮化硼；或任何其他电介质陶瓷。例如，电介质绝缘层11可以由以下材料中的一种组成或包括以下材料的一种：Al2O3、AlN、SiC、BeO或Si3N4。例如，衬底10可以是例如直接铜接合(DCB)衬底、直接铝接合(DAB)衬底、或者活性金属钎焊(AMB)衬底。此外，衬底10可以是绝缘金属衬底(IMS)。例如，绝缘金属衬底通常包括电介质绝缘层11，电介质绝缘层11包括(填充)材料，例如，环氧树脂或聚酰亚胺。例如，电介质绝缘层11的材料可以填充有陶瓷颗粒。这样的颗粒可以包括例如SiO2、Al2O3、AlN或BN，并且可以具有约1μm与约50μm之间的直径。衬底10也可以是具有非陶瓷电介质绝缘层11的传统印刷电路板(PCB)。例如，
非陶瓷电介质绝缘层11可以由固化树脂组成或包括固化树脂。
[0023]衬底10布置在壳体中。在图1所示的示例中，衬底10布置在壳体的接地表面12上。壳体还包括侧壁42并且还可以包括盖44。然而，在其他示例中，可以省略壳体的接地表面12。在这种情况下，衬底10本身可以形成壳体的接地表面。例如，衬底10可以布置在基板或热沉12上。在图1的示例中，仅在接地表面、基板或热沉12(以下仅称为接地表面)上布置了一个衬底10。在一些功率半导体模块装置中，可以将一个以上的衬底10布置在单个壳体中。例如，接地表面12、侧壁42和盖44可以包括金属或金属合金。然而，例如，接地表面12、侧壁42和盖44也可以包括电绝缘材料，例如塑料或陶瓷材料。例如，壳体还可以包括液晶聚合物。
[0024]衬底10可以通过连接层(图1中未具体示出)连接到接地表面12。例如，这种连接层可以是焊料层、粘合材料层、或烧结金属粉末层，例如烧结银粉末层。任何其他类型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体模块装置，包括：至少一个衬底(10)，包括电介质绝缘层(11)和附接到所述电介质绝缘层(11)的第一金属化层(111)；至少一个半导体主体(20)，布置在所述第一金属化层(111)上；至少部分地包围所述衬底(10)的壳体，所述壳体包括侧壁(42)；以及至少一个按压销(48)，其中每个按压销(48)布置在所述衬底(10)上或布置在所述至少一个半导体主体(20)中的一个半导体主体(20)上，并且从所述衬底(10)或相应的半导体主体(20)在垂直于所述衬底(10)的顶表面的垂直方向(y)上延伸，并且每个按压销(48)通过杆(482)机械地耦接到所述壳体的至少一个侧壁(42)，每个杆(482)在相应的按压销(48)与侧壁(42)之间并且平行于所述衬底(10)的所述顶表面水平延伸。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块装置，还包括盖(44)，其中所述盖(44)布置在所述侧壁(42)上，由此在所述垂直方向(y)上封闭所述壳体，所述盖(44)在所述垂直方向(y)上对所述按压销(48)施加压力，由此将所述按压销(48)按压到所述衬底(10)上或按压到所述相应的半导体主体(20)上。3.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块装置，还包括覆盖所述衬底(10)并且部分地填充所述壳体的浇铸化合物(5)，其中所述浇铸化合物(5)在所述垂直方向(y)上具有厚度(h5)，并且所述按压销(48)在所述垂直方向(y)上具有的高度(h48)大于所述浇铸化合物(5)的所述厚度(h5)，使得所述按压销(48)的背离所述衬底(10)或所述半导体主体(20)的顶表面不被所述浇铸化合物(5)覆盖。4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体模块装置，其中，至少一个杆(482)中的至少一个在所述衬底(10)之上垂直延伸，使得所述至少一个杆(482)中的所述至少一个不直接接触所述衬底(10)、所述半导体主体(20)、或布置在所述衬底(10)上的任何其他部件。5.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体模块装置，其中，至少一个杆(482)中的至少一个直接邻接所述衬底(10)、所述半导体主体(20)中的一个或多个、或布置在所述衬底(10)上的其他部件。6.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，所述至少一个按压销(48)中的至少一个通过第一杆(482)机械地耦接到所述壳体的第一侧壁(42)，并且通过第二杆(482)耦接到与所述第一侧壁(42)相对的第二侧壁(42)。7.根据权利要求2至6中任一项所述的功率半导体模块装置，还包括基板或热沉(12)，其中，当所述盖(44)在所述垂直方向(y)上对所述按压销(48)施加压力时，通过所述至少一个按压销(48)将所述衬底(10)按压到所述基板或热沉(12)上。8.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
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：