功率半导体模块制造技术

本发明专利技术披露了一种具有改善的散热性能的功率半导体模块，该模块包括：阳极氧化金属基板，该基板包括金属板、形成在金属板的表面上的阳极氧化层、以及形成在金属板上的阳极氧化层上的电路层；功率器件，连接至电路层；以及外壳，安装在金属板上，用于限定一个密封空间，该密封空间容纳用于密封电路层和功率器件的树脂密封材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率半导体模块。
技术介绍
随着用于电源的电子设备近年来的发展，制造了尺寸小且密度高的电子产品。因 此，当设计半导体封装件时，减小电子器件本身的尺寸并将尽可能多的器件和导线安装在 预定空间内的方法被认为是重要的。封装件的布线和半导体器件的密度日益增加，并且在 封装件中产生了大量热能。这种热能影响了电子产品的寿命和操作，并且高密度封装件的 散热也是一个问题。图1是示出了传统功率半导体封装件的截面图。如此图所示，包括功率器件15和 控制器件13的半导体器件被焊接至作为电路板的直接铜接合(direct copper bonding，简 称DCB)基板10的金属表面。DCB基板10用于使半导体器件与模块的底板20电绝缘，并且 同时应该表现导热性。使用陶瓷(A1203、A1N、SiN、SiC)或者有机材料(环氧树脂、聚酰亚 胺)来使底板20和DCB基板10相互电绝缘。半导体器件13、15的上表面利用薄的铝线连接至金属表面的构造区。此外，无源 器件(包括栅极电阻器和电流/温度传感器)可以被集成在模块中，以及保护性的驱动电 路器件和电路也可以被集成在该模块中。这种传统的功率模块封装件被配置为功率器件15和二极管被使用焊料17附着于 DCB基板10，DCB基板被使用焊料23附着于由铜制成的底板20以增强热性能，并且外壳被 密封。为了进行电连接，楔形接合被应用于器件13、15与基板10之间以及基板10与外壳 的接头27之间。半导体线13、15和导线被硅胶封装，并且散热板25附着于底板20的另一表面。然而，这样配置的传统功率模块封装件具有以下问题。随着封装件的尺寸减小，必须以相同的方式置于该空间内的半导体器件的数量增 加了，从而在封装件中产生了大量热能。然而，由于散热板仅附着于封装件的下表面，所以 没有有效地进行散热。此外，DCB基板10的使用需要昂贵且大尺寸的铜板20来实现散热性能。而且，因 为应该执行包括半导体器件与DCB基板的接合以及DCB基板与底板的接合的两种接合工 艺，所以制造工艺变得复杂。同样，由于包括半导体器件13、15与DCB基板10之间的接合 接口 17以及DCB基板10与底板20之间的接口的两个接口结构，而引起散热性能劣化。
技术实现思路
因此，鉴于现有技术中所遇到的上述问题而提出了本专利技术，本专利技术提供了一种具 有改善的散热性能的功率半导体模块。本专利技术的一个方面提供了一种功率半导体模块，其包括阳极氧化金属基板，该基 板包括金属板、形成在金属板的表面上的阳极氧化层、以及形成在金属板上的阳极氧化层 上的电路层；功率器件，连接至电路层；以及外壳，安装在金属板上，并用于限定密封空间， 该密封空间容纳用于对电路层和功率器件进行密封的树脂密封材料。金属板可以由铝或铝合金制成，以及阳极氧化层可以是阳极氧化铝层(Al2O3)。功率器件和棚条(booth bar)可以利用导线连接至电路层，棚条置于外壳的内壁 上以与从外壳突出的铅框架接触。此外，阳极氧化层可以形成在金属板的一个表面上，以及散热片(pin)可以形成 在金属板的另一表面上。此外，通孔可以形成金属板中，阳极氧化层可以形成在金属板的表面上和通孔的 内壁上，以及电路层可以形成在金属板的两个表面上的阳极氧化层上，其中，形成在金属板 的一个表面上的阳极氧化层上的电路层的一部分通过形成在通孔中的通路(via)连接至 形成在金属板的另一表面上的阳极氧化层上的电路层的其他部分。本专利技术的另一方面提供了一种功率半导体模块，其包括阳极氧化金属板，该阳极 氧化金属板包括形成有冷却器的金属板、形成在金属板的表面上的阳极氧化层、和形成在 金属板上的阳极氧化层上的电路层；功率器件，连接至电路层；树脂密封材料，用于密封电 路层和功率器件；以及外壳，安装在金属板上，用于限定容纳树脂密封材料的密封空间。冷却器可以是被形成为穿过金属板的热导管。热导管可以具有在其中流动的冷却剂。金属板可以由铝或铝合金制成，以及阳极氧化层可以是阳极氧化铝层(Al2O3)。功率器件和棚条可以利用导线连接至电路层，棚条置于壳体的内壁上以与从壳体 突出的铅框架接触。本专利技术的又一方面提供了一种功率半导体模块，其包括阳极氧化金属基板，包括 具有通孔和形成在其中的冷却器的金属板、形成在金属板的表面上和通孔的内壁上的阳极氧 化层、以及电路层，该电路层形成在金属板的两个表面上的阳极氧化层上并通过形成在通孔 中的通路在其两个部分处彼此连接；功率器件，连接至电路层；树脂密封材料，用于密封电路 层和功率器件；以及外壳，安装在金属板上，用于限定容纳树脂密封材料的密封空间。冷却器可以是形成为穿过金属板的热导管。热导管可以具有在其中流动的冷却剂。金属板可以由铝或铝合金制成，以及阳极氧化层可以是阳极氧化铝层(Al2O3)。功率器件和棚条可以利用导线连接至电路层，棚条置于壳体的内壁上以与从壳体 突出的铅框架接触。从结合附图得到的以下详细描述中，将更加清楚地了解本专利技术的特征和优点。此外，在本说明书和权利要求书中所使用的术语和词语不应被解释为限于典型意 义或字典定义，而是基于专利技术人可以适当地限定由术语所暗示的概念以更好地描述他或她 知道应该的实现本专利技术的方法所依据的准则，被解释为具有与本专利技术的技术方位相关的意义和概念。 附图说明图1是示出了传统功率模块封装件的截面图；图2是示出了根据本专利技术的第一实施例的功率半导体模块的截面图；图3是示出了根据本专利技术的第二实施例的功率半导体模块的截面图；图4是示出了根据本专利技术的第三实施例的功率半导体模块的截面图；图5是示出了根据本专利技术的第四实施例的功率半导体模块的截面图；图6是示出了根据本专利技术的第五实施例的功率半导体模块的截面图；以及图7是示出了根据本专利技术的第六实施例的功率半导体模块的截面图。具体实施例方式在下文中，将参考附图给出本专利技术的实施例的详细描述。在所有附图中，相同的参 考标号是指相同或类似的元件，并且省略了冗余描述。此外，在关于本专利技术的已知技术由于 它们使本专利技术的特征不清楚以及为了便于描述而被认为是不必要的情况下，可以省略对其 的详细描述，图2是示出了根据本专利技术的第一实施例的功率半导体模块的截面图，以下，参考 以上示图描述根据第一实施例的功率半导体模块100a。如图2所示，根据第一实施例的功率半导体模块100a包括阳极氧化金属基板 (AMS) 110、功率器件120a、和外壳130a。在此实施例中，使用了 AMS 110，从而改善了功率半 导体模块100a的散热性能。AMS 110包括金属板112、形成在金属板112的一个表面上的阳极氧化层114、和形 成在金属板的一个表面上的阳极氧化层上的电路层116a。AMS 110可以起如图1可见的底 板20和DCB基板10的作用。金属板112可以由铝(A1)或铝合金制成，作为金属材料的实例，其是相对廉价且 容易购得的，并展现了极好的传热性。阳极氧化层114的实例可以包括具有约10W/mK 30W/mK的较高传热性的阳极氧 化铝层(A1203)。具体地，阳极氧化层114可以通过将金属板112浸入硼酸、磷酸、硫酸或铬 酸的电解溶液中、然后将阳极应用于金属板112以及将阴极应用于电解溶液而形成。阳极 氧化层114形成在金属板112的表面上，从而负责本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体模块，包括：阳极氧化金属基板，包括金属板、形成在所述金属板的表面上的阳极氧化层、以及形成在所述金属板上的所述阳极氧化层上的电路层；功率器件，连接至所述电路层；以及外壳，安装在所述金属板上，并用于限定一个密封空间，所述密封空间容纳用于密封所述电路层和所述功率器件的树脂密封材料。

【技术特征摘要】
KR 2009-5-25 10-2009-0045332一种功率半导体模块，包括阳极氧化金属基板，包括金属板、形成在所述金属板的表面上的阳极氧化层、以及形成在所述金属板上的所述阳极氧化层上的电路层；功率器件，连接至所述电路层；以及外壳，安装在所述金属板上，并用于限定一个密封空间，所述密封空间容纳用于密封所述电路层和所述功率器件的树脂密封材料。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述金属板包括铝或铝合金，以及所 述阳极氧化层是阳极氧化铝层(Al2O3)。3.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述功率器件和置于所述外壳的内 壁上以与从所述外壳突出的铅框架相接触的棚条利用导线连接至所述电路层。4.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述阳极氧化层形成在所述金属板 的一个表面上，以及散热片形成在所述金属板的另一表面上。5.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，通孔形成在所述金属板中，所述阳极 氧化层形成在所述金属板的表面上和所述通孔的内壁上，以及所述电路层形成在所述金属 板的两个表面上的所述阳极氧化层上，其中，形成在所述金属板的一个表面上的所述阳极 氧化层上的所述电路层的一部分通过形成在所述通孔中的通路连接至形成在所述金属板 的另一表面上的所述阳极氧化层上的所述电路层的其他部分。6.一种功率半导体模块，包括阳极氧化金属板，包括其中形成有冷却器的金属板、形成在所述金属板的表面上的阳 极氧化层、以及形成在所述金属板上的所述阳极氧化层上的电路层；功率器件，连接至所述电路层；树脂密封材料，用于密封所述电路层和所述功率器件；以及外壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山，崔硕文，俞度在，金泰贤，张范植，朴志贤，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR