提供用于利用电力覆盖(POL)技术和半导体压装技术以生产具有更高可靠性和功率密度的半导体封装件(50、70、78、80、90、100、110、120)的系统和方法。POL结构(40)可在半导体封装件(50、70、78、80、90、100、110、120)内互连半导体器件(48)，并且某些实施例可实现以减小在导电板(58、60)的挤压期间损伤该半导体器件(48)的可能性。在一个实施例中，弹簧(54)和/或衬垫(56)可用于减小或控制由发射极板(58)施加到封装件(50、70、78、80、90、100、110、120)中的半导体器件(48)上的力。在另一个实施例中，发射极板(58)可凹陷以对POL结构(40)施加力，而不是直接向半导体器件(48)施加力。此外，在一些实施例中，POL结构(40)的导电层(42)可生长以起发射极板(58)的作用，并且可使导电层(40)的区域成为多孔性的以提供顺应性。
【技术实现步骤摘要】
本文公开的主旨涉及电子装置，并且更特别地涉及使用电力覆盖互连的压装半导体模块。
技术介绍
在各种电力电子系统中，压装半导体封装件可用于控制到该电力电子系统的各种应用和装置的配电。压装半导体封装件一般可包括许多半导体芯片，其起用于相对高电压范围的电流开关的作用。在该封装件中使用的半导体具有某些限制，例如最大击穿电压和载流能力。由于每个个体半导体的阻断电压限制，若干半导体可串联连接以获得要求的电压并且在更高功率系统中起作用。例如，绝缘栅双极晶体管(IGBT)可具有相对低的击穿电压，并且为了高电流能力，若干IGBT可在半导体封装件内并联互连，并且若干IGBT封装件可以在堆叠中串联连接以满足高电压要求，并且因此在相对高功率应用中实现开关。此外， 由于电力电子系统中高电流的需要，半导体芯片还可设置在半导体封装件内的子组中。例如，若干组串联连接的IGBT还可并联设置在封装件中。在压装半导体堆叠中的半导体芯片可通过用两个导电板接触半导体芯片的侧边 (例如，顶侧和底侧)来互连。为了确保与封装件中的所有半导体芯片连接，该两个导电板可对封装件中的所有半导体的接触点施加一定量的压力。然而，由于用于更高功率应用的许多半导体芯片和/或设置在封装件中的许多子组芯片，商用技术发展水平的半导体封装件可使用复杂互连。此外，跨整个封装件，在封装件中的所有芯片的接触点可能不是精确平坦的。如此，由导电板施加以将半导体芯片互连的压力量可校准和/或操纵以确保芯片互连同时防止芯片损伤。弹簧可用在压装半导体封装件中以补偿跨该压装封装件施加到每个半导体芯片的不精确的力。例如，弹簧可放置在每个半导体芯片的接触点处以提供与由导电板中的任一个或两个施加的某个范围的力相抵的压缩力。然而，在商用半导体封装件的复杂设计中， 并且利用小尺寸的现有半导体芯片，典型的弹簧可能不足以与封装件中的半导体芯片准确对准。
技术实现思路
在一个实施例中，半导体封装件包括第一导电板、设置在该第一导电板之上的电力覆盖(POL)结构、一个或多个设置在该POL结构之上的弹簧和配置成大致上接触所有该一个或多个弹簧的第二导电板。该POL结构包括多个半导体器件、在该半导体封装件内电耦合该多个半导体器件的导电层和耦合于该导电层的介电层。在另一个实施例中，半导体封装件包括集电极板和设置在该集电极板之上的电力覆盖(POL)结构。该POL结构包括多个半导体器件和导电层，其配置成在该半导体封装件内互连该多个半导体器件并且配置成起该多个半导体器件中的每个的第一发射极的作用。 该POL结构还包括耦合于该导电层的介电层。3在再另一个实施例中，半导体封装件包括第一导电板和设置在该第一导电板之上的电力覆盖(POL)结构。该POL结构包括多个半导体器件、在该半导体封装件内连接该多个半导体器件的导电层和耦合于该导电层的介电层。该半导体封装件进一步包括远离该多个半导体器件凹陷的并且接触该POL结构的第二导电板。附图说明当下列详细说明参照附图(其中类似的符号在整个附图中代表类似的部件)阅读时，本专利技术的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中图1图示根据本专利技术的实施例可包括半导体器件的电子系统的框图；图2图示根据本专利技术的实施例连接半导体器件的电力覆盖(POL)结构的横截面侧视图；图3图示根据本专利技术的实施例使用电力覆盖结构并且包括弹簧和衬垫的半导体压装的横截面侧视图；图4图示根据本专利技术的实施例用厚的铜电力覆盖互连结构封装的半导体压装的横截面侧视图；图5图示根据本专利技术的实施例的具有两层半导体器件和电力覆盖结构的半导体压装的横截面侧视图；图6图示根据本专利技术的实施例的用具有凹陷导体板的电力覆盖结构封装的半导体压装的横截面侧视图；图7图示根据本专利技术的实施例的用具有凹陷导电板的电力覆盖结构和在该导电板和该电力覆盖结构之间的液体金属来封装的半导体压装的横截面侧视图；图8图示根据本专利技术的实施例的用包括金属柱和硅酮橡胶垫的电力覆盖结构封装的半导体压装的横截面侧视图；图9图示根据本专利技术的实施例的用多孔铜电力覆盖结构封装的半导体压装的横截面侧视图；以及图10图示根据本专利技术的实施例的用具有从铜层生长的铜弹簧的电力覆盖结构封装的半导体压装的横截面侧视图。具体实施例方式转向附图，图1描绘根据本公开的可包括压装半导体模块的风力转换器系统10。 该风力转换器系统10可适合使用涡轮机叶片12从风捕捉能量并且将该捕捉的风力转换成机械动力，并且将该机械动力转换成电力。该系统10可包括连接到该涡轮机叶片12的涡轮机转子14的变速箱16。该变速箱16可使涡轮机转子14的相对低的速度与发电机18的相对高的速度适应。发电机18可将机械动力转换成电力，并且可例如是感应发电机或同步发电机。例如，在图1中图示的发电机18可是双馈感应发电机(DFIG)，其包括转子绕组20和定子绕组 22。发电机18的定子绕组22可连接到变压器观，其通过感应耦合的导体将电力变换到电网30的合适电压水平。该电网30可是将电力输送到各种其他电装置或网络的互连网络。 发电机18的转子绕组20可通过转换器M和沈连接到该电网30，该转换器M和沈将机械和电频率去耦合(例如，以实现变速运行)。系统10可包括由DC电容器电池32链接的两个三相AC-DC转换器M和26。连接到发电机18的转子绕组20的转换器M可称为转子侧转换器对，而由变压器观连接到电网30的转换器沈可称为电网侧转换器26。该双向转换器M和沈可实现输送到电网30 的有功和无功电力的矢量控制，并且还可增加电力质量和角稳定性并且减少引入电网30 的谐波含量(例如，凭借滤波器)。因为转换器M和沈可用于改变功率控制的水平，并且可使用相对高的功率(电压和电流)，在转换器对和26中使用的晶体管可适合开关高电压。因为半导体开关可具有维持热稳定性的固有限制，若干半导体器件可封装在一起以控制系统10的功率。例如，转换器对和沈可包括若干绝缘栅双极晶体管(IGBT) 34。在一些实施例中，IGBT34或在转换器M和沈中使用的任何其他晶体管可封装在根据本文描述的实施例构造和/或制造的一个或多个压装半导体封装件中。本专利技术的技术效果包括利用电力覆盖(POL)技术和半导体压装技术以生产具有更高功率密度和可靠性的半导体封装件。POL技术可指使用平坦层导电互连在半导体封装件内互连多个半导体器件的方法，而不是典型的封装技术(例如，引线接合技术)。如在图 2中图示的，POL结构40可包括在封装件内提供导电路线的铜层42、称为聚酰亚胺层44的电介质(例如，包括聚酰亚胺和/或环氧树脂)(其在封装件内提供绝缘)和可将半导体器件48贴附到该聚酰亚胺层44的粘合剂层46。实现用于互连器件的POL结构可实现具有减小的厚度和面积、减小的寄生电感和减小的接触电阻的封装件。此外，传统的封装技术典型地使用聚合物材料和引线接合互连技术，其一般不能受到相对高的温度的连续暴露而没有可能存在的退化和不可靠性。对于牵涉非常冷的温度或宽热循环的应用，在传统封装技术中使用的有机粘合层还可引起对封装结构的不可取的热应力水平。另外，在没有气密性密封的封装结构中的聚合物还可在高湿度环境中引起问题，因为聚合物趋于吸收湿气，其可不可取地升高聚合物的介电常数并且增加寄生电容。在一个或多个实施例中，POL结构可本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种半导体封装件（５０、１００、１２０），其包括：第一导电板（６０）；设置在所述第一导电板（６０）之上的电力覆盖（ＰＯＬ）结构（４０），所述ＰＯＬ结构（４０）包括：多个半导体器件（４８）；在所述半导体封装件（５０）内电耦合所述多个半导体器件（４８）的导电层（４２）；以及耦合于所述导电层（４２）的介电层（４４）；一个或多个设置在所述ＰＯＬ结构（４０）之上的弹簧（５４）；以及配置成大致上接触所述一个或多个弹簧（５４）中的所有的第二导电板（５８）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·V·高达，A·埃拉泽尔，S·S·甘图里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US
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