电热冷却器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了电热冷却器件及其制造方法。在一个实施例中，一种半导体模块包括具有第一侧和相对的第二侧的引线框。半导体芯片被布置在所述引线框的第一侧上方。开关元件被布置在所述引线框的第二侧下方。在另一实施例中，一种形成半导体模块的方法包括提供具有引线框的半导体器件。半导体芯片被布置在所述引线框的第一侧上方。开关元件被附着在所述引线框的相对的第二侧。

【技术实现步骤摘要】
电热冷却器件及其制造方法
本专利技术总体上涉及电子器件，并且更特别地涉及电热冷却器件及其制造方法。
技术介绍
在多种电子和其他应用中使用半导体器件。半导体器件包括集成电路或分立器件，所述集成电路或分立器件是通过把一个或多个类型的材料薄膜沉积在半导体晶片上并且对所述材料薄膜进行模制（pattern）以形成集成电路而被形成在半导体晶片上的。半导体器件通常被封装在陶瓷或塑料本体内以保护半导体器件免受物理破坏或腐蚀。所述封装还支持把半导体器件（也称作管芯或芯片）连接到封装外部的其他器件所需的电接触件（contact）。许多不同类型的封装是可用的，这取决于半导体器件的类型以及所封装的半导体器件的预期用途。典型的封装特征（比如封装的尺寸、引脚计数等等）可以尤其遵循来自电子器件工程联合会（JEDEC）的开放标准。封装也可以被称作半导体器件组件或者被简单地称作组件。封装还支持器件的热冷却要求。当半导体器件产生大量热时，常规封装可能无法提供足够的热保护。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，一种半导体模块包括具有第一侧和相对的第二侧的引线框。半导体芯片被布置在所述引线框的第一侧上方。开关元件被布置在所述引线框的第二侧下方。根据本专利技术的一个实施例，一种半导体模块包括第一分立半导体器件，其包括第一引线和第二引线。所述半导体模块还包括第一开关元件，其具有第一端子和第二端子。第一开关元件的第一端子被电耦合并且热耦合到第一分立半导体器件。第一开关元件被配置成传导热离开第一分立半导体器件。在另一实施例中，一种形成半导体模块的方法包括：提供具有引线框的半导体器件。把半导体芯片布置在所述引线框的第一侧上方。把开关元件附着在所述引线框的相对的第二侧。附图说明为了更全面地理解本专利技术及其优点，现在参照后面结合附图进行的描述，其中：包括图1A-1C的图1示出常规半导体器件，其中图1A示出投影图，其中图1B示出所述半导体器件的剖面侧视图，以及其中图1C示出所述半导体器件的放大的剖视图；包括图2A-2D的图2示出根据本专利技术的一个实施例的半导体器件，其中图2A示出投影图，其中图2B示出所述半导体器件的剖面侧视图，其中图2C示出所述半导体器件的顶视图，以及其中图2D示出所述半导体器件的放大的剖视图；包括图3A-3D的图3示出根据本专利技术的实施例的半导体器件的等效电路图的示意图；包括图4A和4B的图4示出根据本专利技术的实施例的半导体器件的剖视图；包括图5A和5B的图5示出根据本专利技术的实施例的半导体器件的剖视图，其中开关元件被布置在密封剂内；包括图6A和6B的图6示出根据本专利技术的实施例的半导体器件的剖视图，其中开关元件被布置在辅助绝缘层内；包括图7A和7B的图7示出根据本专利技术的实施例的半导体器件的剖视图，其中开关元件被布置在热沉与引线框之间；包括图8A和8B的图8示出根据本专利技术的实施例的半导体器件的剖视图，其中开关元件被布置在热沉内；图9示出使用本专利技术的实施例的示意性电路；包括图10A-10D的图10示出根据本专利技术的一个实施例的制造的各种阶段期间的半导体器件；以及包括图11A-11C的图11示出根据本专利技术的一个实施例的制造的各种阶段期间的半导体器件。不同图中的对应数字和符号通常指代对应的部分，除非另有指示。附图被绘制成清楚地示出实施例的相关方面，并且不一定是按比例绘制的。具体实施方式在下面详细地讨论对于各种实施例的做出和使用。然而应当认识到，本专利技术提供可以具体实现在多种情境中的许多适用的专利技术构思。所讨论的实施例仅仅说明做出和使用本专利技术的一种方式，并且不限制本专利技术的范围。功率半导体管芯具有特殊要求（例如由于高电压和高生热），并且需要良好的热管理。因此，用于功率半导体器件的封装具有增强的性能要求，同时对于生产成本非常敏感。正如在下面将描述的那样，本专利技术的各种实施例使得能够形成用于具有改进的性能而不显著地增加成本的功率半导体封装的封装。包括图1A-1C的图1示出常规半导体器件，其中图1A示出投影图，其中图1B示出所述半导体器件的剖面侧视图，以及其中图1C示出所述半导体器件的放大的剖视图。半导体器件10包括封装40，其具有沿着封装的一侧从封装40的本体延伸出的多个引线50或引脚。所述多个引线50在各种实施例中可以包括许多引线，这取决于封装类型。在一个实施例中，所述多个引线50包括栅极/基极引线51、漏极/集电极引线52、以及源极/发射极引线53。封装40包括用于把热沉牢固地安装在封装40的下方的开口30。参照图1B，其是图1A的剖视图，半导体器件10包括布置在密封剂80内的引线框60。引线框60包括多个引线50。第一半导体芯片70被布置在引线框60的管芯贴片（attach）或管芯叶片（paddle）上方。引线框60耦合到在第一半导体芯片70的第一侧61布置的第一接触区域。用密封剂覆盖第一半导体芯片70的相对的第二侧62。密封剂80具有第一部分80A和第二部分80B。第一部分80A直接处在第一半导体芯片70上方，而第二部分80B侧向邻近第一半导体芯片70。第二部分80B直接远离多个引线50的方向，使得第一半导体芯片70被布置在多个引线50与第二部分80B之间。如所示，第一部分80A厚于第二部分80B。开口30被布置在密封剂80内。开口30被配置成使得能够安装热沉。举例来说，可以利用穿过开口30安装的螺钉把热沉附着到半导体器件10。再次参照图1B，密封剂80包括第一部分80A和第二部分80B的第一主表面81，其例如用于安装热沉。第一主表面81是平面的以最大化从第一半导体芯片70到热沉的散热。密封剂80的第一部分80A包括布置在第一半导体芯片70的第二侧62上方的第二主表面82。如图1C的放大的剖视图中所示，密封剂80的薄部分被布置在引线框60下方。因为密封剂80的第二主表面82与热沉紧密地安装在一起，所以密封剂80的该薄部分用作热导体，同时在热沉与引线框60之间提供电隔离。然而，甚至密封剂80的薄层也具有高热阻。举例来说，密封剂80的第一厚度D1与从第一半导体芯片70去除热能的效率具有强的相关性。因此，这可能导致来自半导体器件的差的排热，从而使半导体器件降级。此外，对于密封剂80的第一厚度D1的高敏感性可能导致由于工艺变化而造成不同封装之间的排热效率的大的变化。将利用图2来描述本专利技术的一个结构实施例。将利用图3来描述半导体器件的等效电路图的实施例。将利用图4-8来描述本专利技术的另外的结构实施例。将利用图9来描述应用本专利技术的实施例的说明性转换器电路。将利用图10和11来描述制造半导体器件的方法的实施例。包括图2A-2D的图2示出根据本专利技术的一个实施例的半导体器件，其中图2A示出投影图，其中图2B示出所述半导体器件的剖面侧视图，其中图2C示出所述半导体器件的顶视图，以及其中图2D示出所述半导体器件的放大的剖视图。本专利技术的实施例提供电隔离而不损害热效率。本专利技术的各种实施例包括改变热导率和/或电导率的开关。图2A示出半导体器件10的投影图，其可以遵循标准封装的协议。在一个实施例中，半导体器件10的投影图可以类似于图1。图2B示出附着到具有多个引线50的引线框60的第一半导体芯片70。参照图2B，在各种实施例中，开关元件110被布置在引线框60的下方。当在第一半导体芯片70本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体模块，包括：引线框，其具有第一侧和相对的第二侧；半导体芯片，其被布置在所述引线框的第一侧上方；以及开关元件，其被布置在所述引线框的第二侧下方。

【技术特征摘要】
2012.06.21 US 13/5298851.一种半导体模块，包括：引线框，其具有第一侧和相对的第二侧；半导体芯片，其被布置在所述引线框的第一侧上方；以及开关元件，其被布置在所述引线框的第二侧下方，密封剂，其中所述引线框和所述半导体芯片被布置在所述密封剂内，并且所述开关元件的至少与所述引线框相对的一侧不被所述密封剂所覆盖，其中所述开关元件具有面对所述引线框的第一表面以及用于安装热沉的相对的第二表面，其中所述开关元件被配置为当所述半导体芯片处于接通状态时将所述半导体芯片与所述热沉电耦合并且当所述半导体芯片处于关断状态时将所述半导体芯片与所述热沉电隔离。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，所述半导体芯片包括通过所述引线框的引线耦合到外部电位节点的接触区域。3.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，所述半导体芯片包括通过所述开关元件耦合到外部电位节点的接触区域。4.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，所述开关元件包括二极管。5.根据权利要求4所述的半导体模块，其中，所述二极管包括半导体二极管。6.根据权利要求5所述的半导体模块，其中，所述半导体二极管包括硅。7.根据权利要求4所述的半导体模块，其中，所述二极管包括碳基半导体。8.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，所述引线框包括所述半导体芯片被布置在其上方的管芯叶片，其中所述管芯叶片具有第一覆盖区并且所述开关元件具有第二覆盖区，其中第一覆盖区与第二覆盖区大约相同。9.根据权利要求1所述的半导体模块，还包括布置在所述开关元件下方的热沉。10.根据权利要求9所述的半导体模块，其中，所述开关元件被布置在所述热沉内。11.根据权利要求10所述的半导体模块，其中，所述半导体芯片包括源极/发射极区域和漏极/集电极区域，其中所述漏极/集电极区域被电耦合到所述开关元件的第一端子，以及其中所述开关元件的第二端子被电耦合到所述热沉。12.一种半导体模块，包括：第一分立半导体器件，其包括第一引线和第二引线；以及具有第一端子和第二端子的第一开关元件，第一开关元件的第一端子被电耦合并且热耦合到第一分立半导体器件，第一开关元件被配置成传导热离开第一分立半导体器件，密封剂，其中所述第一分立半导体器件被布置在所述密封剂内，并且所述开关元件的至少一侧不被所述密封剂所覆盖，其中所述第一开关元件被配置为当所述第一分立半导体器件处于关断状态时将所述第一分立半导体器件与布置在所述第一开关元件以下的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：R奥特伦巴，
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：