双面冷却型半导体器件制造技术

本公开提供一种双面冷却型半导体器件，该双面冷却型半导体器件包括：第一电路基板和第二电路基板；半导体元件，接合到第一电路基板的控制电极；第一间隔件，设置在第一电路基板与半导体元件之间，接合到第一电路基板并接合到半导体元件；以及第二间隔件，设置在第二电路基板与半导体元件之间，接合到第二电路基板并接合到半导体元件。并接合到半导体元件。并接合到半导体元件。

【技术实现步骤摘要】
双面冷却型半导体器件


[0001]本公开涉及一种双面冷却型半导体器件，更具体地，涉及一种双面冷却型半导体器件，该双面冷却型半导体器件额外包括热膨胀效率与连接到半导体元件的材料的热膨胀效率相似的材料以减少由于用于在引线结合(bonding)电极期间确保高度的间隔件接合结构而集中在半导体元件中的热应力，从而确保半导体元件即使在高温下也可以稳定地操作。

技术介绍

[0002]近来，马达的电子控制已经迅速发展，不仅为了提高燃料经济性，而且为了精确的驱动控制。因此，用于马达的电子控制的功率模块或使用功率模块的功率转换装置变得越来越重要。
[0003]在这方面，双面冷却型功率模块包括设置在上基板与下基板之间的多个半导体芯片，使得半导体芯片所产生的热被安装在两个基板外部的冷却器冷却，并且这种结构可以减小功率模块尺寸并提高冷却效率。
[0004]然而，在功率模块的情况下，数十A或数百A的电流流过每个半导体元件，从而产生大量热。因此，连接到半导体元件的绝缘基板上的引线材料和间隔件发生热膨胀。然而，两者之间的热膨胀率存在差异，并且当重复开关操作时，会由于热膨胀而累积疲劳。累积的疲劳可能会破坏半导体元件与电极之间的连接区域。
[0005]以上关于
技术介绍
的描述仅用于帮助理解本公开的背景，与专利技术人为导出本公开的实施例而持有的或在导出本公开的实施例的过程中获得的技术信息相对应，并且将不被本领域技术人员或公众认为与申请前已知的现有技术相对应。

技术实现思路

[0006]已经提出本公开以解决上述问题，并且本公开的一方面在于提供一种半导体器件，该半导体器件额外包括热膨胀效率与连接到半导体元件的材料的热膨胀效率相似的材料以减少由于用于在引线结合电极期间确保高度的间隔件接合结构而集中在半导体元件中的热应力，从而确保半导体元件即使在高温下也可以稳定地操作。
[0007]上述技术方面不以任何方式进行限制，并且其他技术方面可以从以下描述中得出。
[0008]根据本公开的一种半导体器件包括：第一电路基板和第二电路基板；半导体元件，接合到第一电路基板的控制电极；第一间隔件，设置在第一电路基板与半导体元件之间，接合到第一电路基板并接合到半导体元件；以及第二间隔件，设置在第二电路基板与半导体元件之间，接合到第二电路基板并接合到半导体元件。
[0009]第一间隔件沿垂直于连接到半导体元件的平面的方向的厚度与第二间隔件沿垂直于连接到下电极的平面的方向的厚度之间的差的绝对值可以小于或等于第一参考值。
[0010]第一间隔件沿垂直于连接到半导体元件的平面的方向的电导率与第二间隔件沿
垂直于连接到下电极的平面的方向的电导率之间的差的绝对值可以小于或等于第二参考值。
[0011]第一间隔件沿垂直于连接到半导体元件的平面的方向的热膨胀系数与第二间隔件沿垂直于连接到下电极的平面的方向的热膨胀系数之间的差的绝对值可以小于或等于第三参考值。
[0012]半导体元件可以包括：焊盘，形成在半导体元件上；以及金属引线，被配置为连接焊盘和第一电路基板的控制电极。
[0013]半导体元件可以包括：焊盘，形成在半导体元件上；以及金属图案，被配置为连接焊盘和第一电路基板的控制电极。
[0014]第一电路基板可以在上绝缘板上进一步包括接合到第一间隔件的接合部，并且接合部可以通过形成烧结材料的钎焊接合和焊接接合中的一种接合到第一间隔件。
[0015]第一电路基板可以进一步包括：大电源单元，被配置为向半导体元件供应电力；以及第三间隔件，位于第一电路基板与第二电路基板之间，连接并电接合到第一电路基板的电路板，并接合到第二电路基板。
[0016]在第二电路基板中可以形成有连接到电池的正极的正极端子、连接到电池的负极的负极端子和被配置为输出通过半导体元件供应的电力的输出端子。
[0017]根据本公开的一种双面冷却型半导体器件包括：下电路基板，包括绝缘板和连接到绝缘板的两个表面的电路板，并连接到下部的第一散热器；上电路基板，包括绝缘板和连接到绝缘板的两个表面的电路板，并连接到上部的第二散热器；半导体元件，连接到上电路基板的控制电极；第一间隔件，位于上电路基板与半导体元件之间，接合到上电路基板并连接到半导体元件；以及第二间隔件，位于下电路基板与半导体元件之间，结合到下电路基板并连接到半导体元件。
[0018]第一间隔件沿垂直于连接到半导体元件的平面的方向的厚度与第二间隔件沿垂直于连接到下电极的平面的方向的厚度之间的差的绝对值可以小于或等于第一参考值。
[0019]第一间隔件沿垂直于连接到半导体元件的平面的方向的电导率与第二间隔件沿垂直于连接到下电极的平面的方向的电导率之间的差的绝对值可以小于或等于第二参考值。
[0020]第一间隔件沿垂直于连接到半导体元件的平面的方向的热膨胀系数与第二间隔件沿垂直于连接到下电极的平面的方向的热膨胀系数之间的差的绝对值可以小于或等于第三参考值。
[0021]半导体元件可以包括：焊盘，形成在半导体元件上；以及金属引线，被配置为连接焊盘和上电路基板的控制电极。
[0022]半导体元件可以包括：焊盘，形成在半导体元件上；以及金属图案，被配置为连接焊盘和上电路基板的控制电极。
[0023]根据本公开的半导体器件的优点在于，该半导体器件额外包括热膨胀效率与连接到半导体元件的材料的热膨胀效率相似的材料以减少由于用于在引线结合电极期间确保高度的间隔件接合结构而集中在半导体元件中的热应力，从而确保半导体元件即使在高温下也可以稳定地操作。
[0024]上述技术有益效果不以任何方式进行限制，并且其他技术有益效果可以从以下描
述中得出。
附图说明
[0025]图1是示出根据本公开的实施例的半导体器件的示图；
[0026]图2和图3是示出根据本公开的实施例的半导体器件的结构的图；
[0027]图4是示出传统半导体器件的热产生过程中热分布的结构分析的模拟结果的图；
[0028]图5是示出根据本公开的实施例的半导体器件的热产生过程中热分布的结构分析的模拟结果的图；
[0029]图6是示出传统半导体器件的热产生过程中热应力分布的结构分析的模拟结果的图；
[0030]图7是示出根据本公开的实施例的半导体器件的热产生过程中热应力分布的结构分析的模拟结果的图；
[0031]图8是示出传统半导体器件的热产生过程中热应力平均值的结构分析的模拟结果的图；以及
[0032]图9是示出根据本公开的实施例的半导体器件的热产生过程中热应力平均值的结构分析的模拟结果的图。
具体实施方式
[0033]本说明书或本申请中公开的本公开的实施例的具体结构和功能描述仅属于用于解释根据本公开的实施例的示例，并且本公开的实施例可以以各种形式实施，并且不应被理解为限于本说明书或本申请中公开的实施例。
[0034]在本公开的实施例中，诸如“第一”和“第二”的术语不是用于限制范围的，而是用于将一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双面冷却型半导体器件，包括：第一电路基板和第二电路基板；半导体元件，接合到所述第一电路基板的控制电极；第一间隔件，设置在所述第一电路基板与所述半导体元件之间，所述第一间隔件接合到所述第一电路基板，并接合到所述半导体元件；以及第二间隔件，设置在所述第二电路基板与所述半导体元件之间，所述第二间隔件接合到所述第二电路基板，并接合到所述半导体元件。2.根据权利要求1所述的双面冷却型半导体器件，其中，所述第一间隔件沿垂直于连接到所述半导体元件的平面的方向的厚度与所述第二间隔件沿垂直于连接到下电极的平面的方向的厚度之间的差的绝对值小于或等于第一参考值。3.根据权利要求1所述的双面冷却型半导体器件，其中，所述第一间隔件沿垂直于连接到所述半导体元件的平面的方向的电导率与所述第二间隔件沿垂直于连接到下电极的平面的方向的电导率之间的差的绝对值小于或等于第二参考值。4.根据权利要求1所述的双面冷却型半导体器件，其中，所述第一间隔件沿垂直于连接到所述半导体元件的平面的方向的热膨胀系数与所述第二间隔件沿垂直于连接到下电极的平面的方向的热膨胀系数之间的差的绝对值小于或等于第三参考值。5.根据权利要求1所述的双面冷却型半导体器件，其中，所述半导体元件包括：焊盘，形成在所述半导体元件上；以及金属引线，连接所述焊盘和所述第一电路基板的控制电极。6.根据权利要求1所述的双面冷却型半导体器件，其中，所述半导体元件包括：焊盘，形成在所述半导体元件上；以及金属图案，连接所述焊盘和所述第一电路基板的控制电极。7.根据权利要求1所述的双面冷却型半导体器件，其中，所述第一电路基板在上绝缘板上进一步包括接合到所述第一间隔件的接合部，并且所述接合部通过形成烧结材料的钎焊接合和焊接接合中的一种接合到所述第一间隔件。8.根据权利要求1所述的双面冷却型半导体器件，其中，所述第一电路基板进一步包括：大电源单元，向所述半导体元件供应电力；以及第三间隔件，位于所述第一电路基板与所述第二电路基板之间，电接合到所述第一电路基板的电路板并接合到所述第二电路基板。9.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永锡，洪坰国，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：