用于制造功率半导体模块的方法技术

一种用于制造功率半导体模块的方法包括：将液态、半液态或者粘性材料倾倒进由外壳的侧壁形成的腔体中，从而覆盖被布置在由侧壁形成的腔体中的衬底；将盖布置在侧壁上，从而覆盖由侧壁形成的腔体，其中，盖包括至少一个功能元件，一旦盖位于其最终安装位置上，所述功能元件将沿朝向衬底的方向从盖延伸到液态、半液态或者粘性材料中；以及使液态、半液态或者粘性材料固化，以便形成浇注化合物。以便形成浇注化合物。以便形成浇注化合物。

【技术实现步骤摘要】
用于制造功率半导体模块的方法


[0001]本公开涉及一种用于制造功率半导体模块的方法，具体而言涉及一种用于制造包括浇注化合物(casting compound)的功率半导体模块的方法。

技术介绍

[0002]功率半导体模块往往包括布置在外壳中的衬底。包括多个可控半导体元件(例如，处于半桥配置当中的两个IGBT)的半导体装置(semiconductor arrangement)可以被布置在衬底上。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。例如，可控半导体元件被安装在第一金属化层上。
[0003]可以采用浇注化合物来部分地填充该外壳，以保护该功率半导体模块内的，特别是该外壳内的部件和电连接，以使其免受某些环境条件、机械损害和绝缘故障的影响。在形成浇注化合物时，通常将液态、半液态或者粘性材料倾倒进该外壳中，从而形成液态或者粘性预制层(pre
‑
layer)。随后可以进行加热步骤，在该步骤中，存在于预制层中的液体至少部分地蒸发。通过这种方式，使预制层硬化，以形成最终的浇注化合物。存在以下风险：在加热步骤期间，该外壳的盖(lid)被浇注化合物的材料浸湿。因而，材料可能无意中从该外壳泄漏出去。
[0004]需要一种制造半导体模块装置的方法，该方法防止了浇注化合物的材料从外壳泄漏出去。

技术实现思路

[0005]一种方法包括：将液态、半液态或者粘性材料倾倒进由外壳的侧壁形成的腔体(cavity)中，从而覆盖被布置在由侧壁形成的腔体中的衬底；将盖布置在侧壁上，从而覆盖由侧壁形成的腔体，其中，盖包括至少一个功能元件，一旦盖位于其最终安装位置上，所述功能元件将沿朝向衬底的方向从盖延伸到液态、半液态或者粘性材料中；以及使液态、半液态或者粘性材料固化，以便形成浇注化合物。
[0006]参考以下附图和描述，本专利技术可以得到更好的理解。附图中的部件未必是按比例绘制的，相反将重点放在示出本专利技术的原理。此外，在附图中，同样的附图标记在不同的附图当中表示相对应的部分。
附图说明
[0007]图1是没有浇注化合物的功率半导体模块的截面图。
[0008]图2是具有浇注化合物的功率半导体模块的截面图。
[0009]图3是在加热步骤期间在浇注化合物的材料从外壳泄漏出去的情况下功率半导体模块的示例的截面图。
[0010]图4到图7示意性地示出了根据一个示例的用于形成功率半导体模块装置的方法
的顺序步骤。
具体实施方式
[0011]在下文的详细描述当中将参考附图。附图示出了可以实践本专利技术的特定示例。应当理解，可以将针对各种示例描述的特征和原理相互结合，除非另行具体指示。在说明书和权利要求中，将某些元件命名为“第一元件”、“第二元件”、“第三元件”等不应被理解为用作枚举。相反，这样的命名只是为了标明不同的“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。本文所描述的电气线路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个体导电元件。电气线路和电连接可以包括金属和/或半导体材料，并且可以是永久性导电的(即，非可开关的)。本文所描述的半导体主体可以由(掺杂)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。半导体主体具有电连接焊盘并且包括至少一个具有电极的半导体元件。
[0012]参考图1，其示出了示例性功率半导体模块的截面图。该功率半导体模块包括外壳和衬底10。衬底10包括电介质绝缘层11、附接至电介质绝缘层11的(结构化)第一金属化层111以及附接至电介质绝缘层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和第二金属化层112之间。然而，也有可能衬底10仅包括第一金属化层111，并且省略第二金属化层112。
[0013]第一金属化层111和第二金属化层112中的每者可以由下述材料之一构成或者可以包括下述材料之一：铜；铜合金；铝；铝合金；任何其他在功率半导体模块装置的操作期间保持固态的金属或合金。衬底10可以是陶瓷衬底，即，其中的电介质绝缘层11是陶瓷的衬底，例如，薄陶瓷层。陶瓷可以由下述材料之一构成或包括下述材料之一：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可以由下述材料之一构成或者包括下述材料之一：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，绝缘金属衬底一般包括含有诸如环氧树脂或聚酰亚胺之类的(填充)材料的电介质绝缘层11。例如，可以采用陶瓷颗粒填充电介质绝缘层11的材料。这样的颗粒可以包括例如SiO2、Al2O3、AlN或BN，并且可以具有处于大约1μm和大约50μm之间的直径。衬底10还可以是具有非陶瓷电介质绝缘层11的常规印刷电路板(PCB)。例如，非陶瓷电介质绝缘层11可以由固化树脂构成或者可以包括固化树脂。
[0014]衬底10被布置在外壳中。在图1所示的示例中，衬底10布置在该外壳的地表面(ground surface)12上。该外壳进一步包括侧壁42和盖44。侧壁42和盖44是分开的元件。也就是说，在组装该功率半导体模块装置时，侧壁42可以被首先布置在衬底和/或地表面12上，此时盖仍然是敞开的。可以仅在该组装期间的以后阶段将盖44安装在侧壁42上。在一些示例中，可以省略外壳的地表面12。在这样的情况下，衬底10本身可以形成外壳的地表面。例如，衬底10也可以被布置在基板(base plate)或热沉12上。在图1的示例中，只有一个衬底10布置在地表面、基板或热沉12(下文中仅称作地表面)上。在一些功率半导体模块装置中，可以将不止一个衬底10布置在单个外壳中。例如，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，地表面12、侧壁42和盖44还有可能包括诸如塑料或陶瓷材料之类的电绝缘材料。例如，外壳还可以包括液晶聚合物。其他材料也是可能的。在本文所示的
示例中，外壳是矩形的或者具有方形形状，并且具有四个侧壁42。然而，这只是示例。一般有可能的是外壳包括任何数量的侧壁(例如，三个、四个或甚至更多个)。侧壁的数量与本专利技术不相关。
[0015]衬底10可以通过连接层(图1中未具体示出)连接至地平面12。例如，这样的连接层可以是焊料层、粘合剂材料层或烧结金属粉末(例如，烧结银粉末)层。任何其他种类的导电或非导电连接层也是可能的。
[0016]可以在衬底10上布置一个或多个半导体主体20。布置在衬底10上的半导体主体20中的每者可以包括二极管、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、JFET(结型场效应晶体管)、HEMT(高电子迁移率晶体管)或者任何其他适当的可控半导体元件。
[0017]所述一个或多个半导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：将液态、半液态或者粘性材料倾倒进由外壳的侧壁(42)形成的腔体中，从而覆盖被布置在由所述侧壁(42)形成的所述腔体中的衬底(10)；将盖(44)布置在所述侧壁(42)上，从而覆盖由所述侧壁(42)形成的所述腔体，其中，所述盖(44)包括至少一个功能元件，一旦所述盖(44)位于其最终安装位置上，所述功能元件将沿朝向所述衬底(10)的方向从所述盖(44)延伸到所述液态、半液态或者粘性材料中；以及使所述液态、半液态或者粘性材料固化，以便形成浇注化合物(5)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述液态、半液态或者粘性材料固化的步骤包括将所述液态、半液态或者粘性材料加热至在60℃和120℃之间的温度。3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述液态、半液态或者粘性材料加热至在60℃和120℃之间的温度且持续10到20分钟之间的时间。4.根据权利要求1到3中的任何一项所...

【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：