具有交叠端子的功率模块制造技术

技术编号：44083040 阅读：10 留言：0更新日期：2025-01-17 16:17

公开了一种用于在电动车辆和工业应用中使用的功率模块(100)。该功率模块(100)通过一组金属功率接片(120，122，124)路由大电流，而不是通过直接键合的金属结构(102)的导电层传送高电流。通过在微型心形设计中定向该金属功率接片(120，122)，杂散电感和电阻均可以被减小，从而改善性能，同时减小高功率模块(100)的占有面积。此外，高功率半导体器件模块(100)中的芯片组件(110)之间的引线键合(112)可以由能够更好地承受高电流和电压的固体金属夹片(212)来代替。SSDC封装合并了金属功率接片(510)并且经由包括散热器的金属底板提供热耗散。该散热器可浸入冷却流体中以提供更快的热耗散。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本说明书涉及组装和封装半导体器件模块、半导体器件组件和半导体器件。更具体地，本说明书涉及具有优异的热性能的半导体器件模块。

技术介绍

1、半导体器件组件(例如，包括功率半导体器件的芯片组件)可使用多个半导体管芯、衬底(例如，管芯附接焊盘(dap))、电互连件和模制化合物来实现。功率晶体管可以包括例如绝缘栅双极晶体管(igbt)、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)等等。快速恢复二极管(frd)可与功率晶体管结合使用。高功率半导体器件模块内的电互连件可包括例如接合线、导电间隔件和导电夹片。聚合物模制化合物可用作密封剂以保护器件组件的部件。封装为半导体器件模块的这种高功率芯片组件可用于各种应用，包括电动车辆(ev)、混合电动车辆(hev)和工业应用。

技术实现思路

1、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，该设备包括：直接键合的金属衬底；第一功率接片，该第一功率接片电耦合到该直接键合的金属衬底；第二功率接片，该第二功率接片电耦合到该直接键合的金属衬底；该第一功率接片的远侧端部，该远侧端部与第一纵向轴线对准；以及该第二功率接片的远侧端部，该远侧端部与不平行于该第一纵向轴线的第二纵向轴线对准，该第一功率接片的近侧端部与该第二功率接片的近侧端部交叠，其中该第一功率接片的该远侧端部不与该第二功率接片的该远侧端部交叠。

2、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，该设备还包括耦合到直接键合的金属衬底的热传递机构。

3、在一些方面，本文中所述的技术涉及一种设备

4、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，该设备还包括电耦合到直接键合的金属衬底的输出接片。

5、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，其中，在操作中，电流从第一功率接片流到输出接片并且从该输出接片流到第二功率接片，而不流过直接键合的金属衬底。

6、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，该设备还包括热耗散引脚，该热耗散引脚定向成垂直于直接键合的金属衬底的平面以及第一功率接片和第二功率接片的平面。

7、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，其中第一功率接片和第二功率接片的厚度约为直接键合的金属衬底的导电层内电流路径的厚度的三倍。

8、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，该设备还包括在第一功率接片的远侧端部中的第一开口和在第二功率接片的远侧端部中的第二开口。

9、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，其中第一功率接片和第二功率接片的周边形成心形形状。

10、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，该设备包括：直接键合的金属衬底；金属底板，该金属底板附接到该直接键合的金属衬底的底层；热耗散引脚的阵列，该热耗散引脚附接到该金属底板；第一金属接片和第二金属接片，该第一金属接片和该第二金属接片耦合到该直接键合的金属衬底，该第一金属接片相对于该第二金属接片在横向方向上定向；和塑料壳体，该塑料壳体环绕该直接键合的金属衬底的顶层。

11、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，其中塑料壳体在不使用螺钉的情况下附接到金属底板。

12、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，该设备还包括在直接键合的金属衬底之上延伸的功率接片。

13、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，其中第一金属接片包括负端子，并且第二金属接片包括正端子，并且该设备还包括第三金属接片，该第三金属接片包括与该第一金属接片和该第二金属接片相对的输出端子。

14、在一些方面，本文中所述的技术涉及一种设备，其中该设备被配置用于使电流经由直接键合的金属衬底的中心区域从正端子流到输出端子并流回负端子。

15、在一些方面，本文所述的技术涉及一种设备，其中第一金属接片相对于第二金属接片以直角定向。

16、在一些方面中，本文所述的技术涉及一种方法，该方法包括：将第一功率接片的近侧端部和第二功率接片的近侧端部交叠；将该第一功率接片的夹片耦合到衬底的中心区域；将该第二功率接片的夹片耦合到该衬底的边缘区域；将第三功率接片的夹片耦合到该衬底的该中心区域。

17、在一些方面，本文所述的技术涉及一种方法，其中第一功率接片、第二功率接片和第三功率接片被配置为塑料壳体的整体元件。

18、在一些方面，本文所述的技术涉及一种方法，其中将第一功率接片的夹片和第三功率接片的夹片耦合到衬底的中心区域包括通过相对于该衬底定位塑料壳体而将该夹片叠置在该衬底上的电路上方。

19、在一些方面，本文所述的技术涉及一种方法，其中交叠包括将第一功率接片中的第一孔与第二功率接片中的第二孔对准，以产生对准的第一孔和第二孔。

20、在一些方面，本文所述的技术涉及一种方法，该方法还包括将热耗散引脚附接到所衬底，其中该热耗散引脚延伸穿过对准的第一孔和第二孔。

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【技术保护点】

1.一种设备(100)，所述设备包括：

2.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括耦合到所述直接键合的金属衬底(102)的热传递机构(125)。

3.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括经由引线键合(112)或夹片(212)电耦合的至少两个半导体管芯(110)。

4.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括电耦合到所述直接键合的金属衬底(102)的输出接片(124)。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，在操作中，电流从所述第一功率接片(120)流到所述输出接片(124)并且从所述输出接片(124)流到所述第二功率接片(122)，而不流过所述直接键合的金属衬底(102)。

6.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括热耗散引脚(125)，所述热耗散引脚定向成垂直于所述直接键合的金属衬底(102)的平面以及所述第一功率接片(120)和所述第二功率接片(122)的平面。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一功率接片(120)和所述第二功率接片(122)的厚度约为所述直接键合的金属衬底(102)的导电层内电流路径的厚度的三倍。

8.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括在所述第一功率接片(120)的所述远侧端部中的第一开口(132)和在所述第二功率接片(122)的所述远侧端部中的第二开口(134)。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一功率接片(120)和所述第二功率接片(122)的周边形成心形形状。

10.一种设备(500)，所述设备包括：

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述塑料壳体(501)在不使用螺钉的情况下附接到所述金属底板(510)。

12.根据权利要求10所述的设备，所述设备还包括在所述直接键合的金属衬底(102)之上延伸的功率接片(120，122，124)。

13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一金属接片(120)包括负端子，所述第二金属接片(122)包括正端子，并且所述设备还包括第三金属接片(124)，所述第三金属接片包括与所述第一金属接片和所述第二金属接片相对的输出端子。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述设备被配置用于使电流经由所述直接键合的金属衬底(102)的中心区域(144)从所述正端子流到所述输出端子并流回所述负端子。

15.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一金属接片(120)相对于所述第二金属接片(122)以直角定向。

16.一种方法(1200)，所述方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一功率接片(120)、所述第二功率接片(122)和所述第三功率接片(124)被配置为塑料壳体(501)的整体元件。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述第一功率接片(120)的所述夹片和所述第三功率接片(124)的所述夹片(142a，142b)耦合到所述衬底(102)的中心区域(144)包括：通过相对于所述衬底(102)定位所述塑料壳体(501)而将所述夹片(142a，142b)叠置在所述衬底(102)上的电路(112)上方。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述交叠包括将所述第一功率接片(120)中的第一孔与所述第二功率接片(122)中的第二孔对准，以产生对准的第一孔和第二孔(150)。

20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括将热耗散引脚(125)附接到所述衬底(102)，其中，所述热耗散引脚(125)延伸穿过所述对准的第一孔和第二孔(150)。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】