双侧散热功率半导体模块及其制造方法技术

本公开涉及一种与功率半导体模块有关的技术，该功率半导体模块的热量通过其两侧散出，并且提供了一种用于通过在功率半导体裸晶的一侧上形成的金属凸点来保持上基板和下基板之间的距离的技术。板之间的距离的技术。板之间的距离的技术。

【技术实现步骤摘要】
双侧散热功率半导体模块及其制造方法


[0001]本实施例涉及一种功率半导体模块，并且更具体地，涉及一种功率半导体模块的热量被散到其两侧的功率半导体模块。

技术介绍

[0002]诸如转换器或逆变器等的用于处理高功率的装置中所使用的半导体被称为功率半导体。功率半导体可以是例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或二极管，并且可以具有内部压力大和可以流动高电流的特性。
[0003]由于高内部压力和高电流，功率半导体可以具有大的开关损耗和/或大的传导损耗。如果在功率半导体中的损耗大，则散热量增加。功率半导体可能由于开关损耗和/或传导损耗而具有大的散热量。
[0004]如果散热量没有被控制到适当的水平，则装置的物理性质可能会改变，并且功率半导体可能无法进行其自身的功能。为了防止这样的问题，可以将散热部件添加到功率半导体。功率半导体模块可以在一个封装内包括至少功率半导体，并且可以具有适当的散热形态。
[0005]功率半导体模块可以被划分为功率半导体模块的热量被散到其一侧的形态和功率半导体模块的热量被散到其两侧的形态。
[0006]已知热量向其两侧散出的功率半导体模块在散热方面是有利的，这是因为热量可以从功率半导体裸晶在向上方向和向下方向上排出。然而，已知这种双侧散热功率半导体模块具有组件之间的未对准问题、可归因于组件之间的高度偏差的平坦度问题、可归因于上基板和下基板之间的粘附失效的低产率问题、根据组件的形态和材料的低可靠性问题等。
[0007]本节中的讨论仅提供背景信息，并不构成对现有技术的承认。

技术实现思路

[0008]在这种背景下，本实施例旨在提供一种能够解决双侧散热功率半导体模块的上述问题的技术。
[0009]在一个方面，本实施例提供了一种功率半导体模块，包括：裸晶结构，在所述裸晶结构中，在功率半导体裸晶的一侧上形成具有一定厚度或更大厚度的金属凸点；第一基板，其通过所述金属凸点而电连接到在所述功率半导体裸晶的所述一侧上形成的第一电极；以及第二基板，其电连接到在所述功率半导体裸晶的另一侧上形成的第二电极并且支撑所述功率半导体裸晶的该另一侧。
[0010]在另一方面，本实施例提供了一种功率半导体模块，包括：第一裸晶结构，在所述第一裸晶结构中，在第一功率半导体裸晶的一侧上形成第一金属凸点；第二裸晶结构，在所述第二裸晶结构中，在第二功率半导体裸晶的一侧上形成第二金属凸点；第一基板，其通过所述第一金属凸点而电连接到在所述第一功率半导体裸晶的所述一侧上形成的第一电极，
并且电连接到在所述第二功率半导体裸晶的另一侧上形成的第二电极；以及第二基板，其电连接到在所述第一功率半导体裸晶的另一侧上形成的第二电极，并且通过所述第二金属凸点而电连接到在所述第二功率半导体裸晶的所述一侧上形成的第一电极。
[0011]在又一方面，本实施例提供了一种功率半导体的制造方法，所述制造方法包括：在第一功率半导体裸晶的一侧上形成第一金属凸点，以及在第二功率半导体裸晶的一侧上形成第二金属凸点，将第一基板接合到所述第一金属凸点的一侧和所述第二功率半导体裸晶的另一侧，将第二基板接合到所述第二金属凸点的一侧和所述第一功率半导体裸晶的另一侧，以及将环氧树脂模塑料(EMC)注入到所述第一基板和所述第二基板之间的空间中。
[0012]如上所述，根据本实施例，可以改善双侧散热功率半导体模块中的组件之间的未对准问题。可以改善可归因于组件之间的高度偏差的平坦度问题。可以改善上基板和下基板之间的粘附失效问题。可以改善根据组件的形态和材料的低可靠性问题。
附图说明
[0013]图1是根据实施例的功率装置的构造图。
[0014]图2是根据实施例的功率半导体裸晶的截面图。
[0015]图3是根据实施例的裸晶结构的截面图。
[0016]图4是根据实施例的已经在裸晶结构中将金属凸点(bump)进行划分的示例的截面图。
[0017]图5是根据实施例的已经在裸晶结构中将下接合构件进行划分的示例的截面图。
[0018]图6是根据实施例的功率半导体模块的第一示例构造图。
[0019]图7是根据实施例的功率半导体模块的第二示例构造图。
[0020]图8是根据实施例的制造功率半导体模块的方法的流程图。
[0021]图9是示出通过使用间隔物来保持基板之间的距离的结构的图。
具体实施方式
[0022]图1是根据实施例的功率装置的构造图。
[0023]参考图1，功率装置1可以包括逆变器10和马达20。
[0024]马达20可以向电动运载工具或燃料电池运载工具提供电力。马达20可以通过被供给三相交流(AC)电力来驱动。
[0025]逆变器10可以向马达20供给AC电力。逆变器10可以从电池或燃料电池接收直流(DC)电力，并且可以将DC电力转换为AC电力。此外，逆变器10可以向马达20输出AC电力。
[0026]逆变器10可以包括多个功率半导体100a至100f，并且可以通过对多个功率半导体100a至100f的通断控制将DC电力转换为AC电力。例如，逆变器10可以通过在一个间隔的第一时间间隔中接通第一功率半导体100a和断开第二功率半导体100b来向马达20供给正电压，并且可以通过在一个间隔的第二时间间隔中断开第一功率半导体100a和接通第二功率半导体100b来向马达20供给负电压。
[0027]串联布置在功率半导体组的输入侧上的高压线和低压线中的功率半导体组被称为臂(arm)。例如，第一功率半导体100a和第二功率半导体100b可以构成第一臂12a，第三功率半导体100c和第四功率半导体100d可以构成第二臂12b，并且第五功率半导体100e和第
六功率半导体100f可以构成第三臂12c。
[0028]在臂中，可以控制上功率半导体和下功率半导体，使得上功率半导体和下功率半导体不会同时变为接通。例如，在第一臂12a中，第一功率半导体100a和第二功率半导体100b可以交替地变为接通和断开而不同时变为接通。
[0029]在功率半导体100a至100f中的各个已经变为断开的状态下，功率半导体100a至100f中的各个可以被施加高电压。例如，如果第二功率半导体100b在第一功率半导体100a已经变为接通的状态下变为断开，则输入电压可以不改变地被施加到第二功率半导体100b。输入电压可以是相对高的电压。功率半导体100a至100f中的各个的内部压力可以被设计为高电平，使得功率半导体100a至100f中的各个可以承受这样的高电压。
[0030]功率半导体100a至100f中的各个可以在功率半导体100a至100f中的各个已经接通的状态下传导高电流。马达20以相对高的电流被驱动。这样的高电流可以通过已经变为接通的功率半导体被供给至马达20。
[0031]施加到功率半导体100a至100f中的各个的高电压可能导致高开关损耗。通过功率半导体100a至10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，包括：裸晶结构，在所述裸晶结构中，在功率半导体裸晶的一侧上形成金属凸点；第一基板，其通过所述金属凸点而电连接到在所述功率半导体裸晶的所述一侧上形成的第一电极；以及第二基板，其电连接到在所述功率半导体裸晶的另一侧上形成的第二电极并且支撑所述功率半导体裸晶的该另一侧。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述金属凸点通过化学镀层在所述功率半导体裸晶的所述一侧上形成。3.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述裸晶结构通过布置在所述金属凸点的一侧上的第一接合构件而接合到所述第一基板，并且通过布置在所述功率半导体裸晶的另一侧上的第二接合构件而接合到所述第二基板。4.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述金属凸点具有在所述功率半导体裸晶的厚度的0.5倍与2倍之间的范围内预定的厚度。5.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，环氧树脂模塑料即EMC被布置在所述裸晶结构、所述第一基板和所述第二基板之间的空间中。6.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述第一基板包括绝缘物质层、布置在所述绝缘物质层的一侧上的散热金属层、以及布置在所述绝缘物质层的另一侧上的金属布线层。7.一种功率半导体模块，包括：第一裸晶结构，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：金德秀，金泰龙，
申请(专利权)人：LX半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：